Avanços na pesquisa sobre otimização da uniformidade térmica de dissipadores de microcanais

Wang Yantong ,  

Xu Xiangguo ,  

Li Nian ,  

摘要

O dissipador de calor por microcanais (microchannel heat sink, MCHS), graças ao seu elevado coeficiente de transferência de calor (heat transfer coefficient, HTC) e estrutura compacta, possui amplas perspectivas de aplicação no sistema de gerenciamento térmico de baterias (battery thermal management system, BTMS). Devido aos rigorosos requisitos de uniformidade de temperatura das baterias de potência, este artigo revisa os avanços na otimização da uniformidade térmica dos dissipadores de microcanais com resfriamento líquido monofásico e bifásico, analisando os mecanismos de formação da não uniformidade de temperatura, métodos de otimização estrutural e a viabilidade de fabricação. Os resultados mostram que a não uniformidade de temperatura em microcanais monofásicos decorre da distribuição desigual do fluxo nos canais paralelos e do aquecimento do fluido de resfriamento ao longo do percurso; a otimização da disposição da entrada e saída, a melhoria da estrutura do coletor, o uso de canais biomiméticos/topológicos e a configuração de estruturas perturbadoras de densidade variável podem melhorar eficazmente a distribuição da temperatura. Nos microcanais bifásicos, a uniformidade térmica é influenciada conjuntamente pela distribuição do fluxo e pelo comportamento das bolhas, que requerem regulação através da modificação da superfície e estruturas especiais para controlar a distribuição das fases líquida e gasosa. A análise comparativa revela que a otimização do fluxo monofásico concentra-se na melhoria da distribuição do fluxo da fase líquida e no fortalecimento da transferência térmica a jusante, enquanto a otimização do fluxo bifásico foca no controle do comportamento das bolhas. Além disso, a aplicação de estruturas complexas de microcanais na engenharia ainda é limitada pelo custo de fabricação, precisão no processamento e confiabilidade a longo prazo. Os resultados do estudo podem servir como referência para o projeto de estruturas térmicas homogêneas e sua aplicação em BTMS com MCHS.

关键词

microcanais;uniformidade térmica;otimização estrutural;fluxo monofásico;fluxo bifásico

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