بررسی عددی تاثیر مواد تغییر فاز دهنده حاوی نانو ذرات لوله کربنی چند جداره در بهبود عملکرد چاه حرارتی تجهیزات الکتریکی

چاه‌های حرارتی همواره در خنک‌سازی تجهیزات الکتریکی نقش مهمی ایفا می‌کنند. دراین پژوهش در یک رویکرد جدید از پارافین به عنوان ماده تغییر فاز دهنده با توجه به محدوده دمای تغییر فاز مناسب با نانوذرات لوله کربنی چند جداره به‌صورت همگن در یک چاه حرارتی استفاده شده است. برای مدل‌سازی و حل معادلات حاکم از نرم‌افزار انسیس فلوئنت با روش حجم محدود و الگوریتم پیزو استفاده‌شده است. فرآیند ذوب ماده تغییر فاز دهنده به‌صورت عددی با اعمال سه شار حرارتی 10000، 20000 و 30000 وات بر مترمربع به کمک روش آنتالپی-تخلخل در فضای سه‌بعدی بررسی شده‌است. بر اساس نتایج به‌دست آمده در حین فرآیند تغییر فاز، اضافه نمودن نانو‌ذرات با درصدهای حجمی 4، 6 و 8 درصد، عملکرد بهتری در جهت کاهش دمای تغییر فاز داشته‌است. پس از اتمام فرآیند تغییر فاز تغییر فاز، افزایش درصد حجمی نانو ذرات همیشه تاثیر مثبتی نداشته و از میان گزینه‌های پیشنهادی نانوذره با کسر حجمی 4 درصد بهترین عملکرد را داشته است. ایجاد این شرایط ناشی از افزایش انتقال حرارت هدایتی در ماده تغییر فاز دهنده بدلیل کاهش‌ لزجت می‌باشد. به طور کلی افزودن 8 درصد نانوذره، زمان ذوب کامل را 15 درصد نسبت به ماده تغییر فاز دهنده خالص افزایش‌ داده است.

numerical study of the effect of phase change materials containing multi-walled carbon nanotubes on improving the heat sink performance of electrical equipment

heat sinks have always played a crucial role in cooling electrical equipment. in this research, in a new approach, paraffin is used as a phase change material according to the suitable phase change temperature range with multi-wall carbon tube nanoparticles homogeneously in a heat sink. anasysfluent software with finite volume method and piso algorithm was used to model and solve the governing equations. the melting process of the pcm is numerically investigated in a three-dimensional space by applying three heat fluxes of 10,000, 20,000, and 30,000 watts per square meter, using the enthalpy-porosity method. according to the obtained results during the phase-change process, the addition of nanoparticles with volumetric percentages of 4, 6, and 8% leads to better performance in reducing the phase-change temperature. after the completion of the phase change process, increasing the volume percentage of nanoparticles does not always have a positive effect, and among the proposed options, nanoparticles with a volume fraction of 4% showed the best performance.this improvement is due to the increased conductive heat transfer in the pcm, resulting from reduced viscosity. overall, adding 8% nanoparticles increases the total melting time by 15% compared to the pure pcm.