Avances en la investigación sobre la optimización de la uniformidad térmica de los disipadores de microcanales

Wang Yantong ,  

Xu Xiangguo ,  

Li Nian ,  

摘要

El disipador de calor de microcanales (microchannel heat sink, MCHS), gracias a su alto coeficiente de transferencia de calor (heat transfer coefficient, HTC) y su estructura compacta, tiene un amplio potencial de aplicación en el sistema de gestión térmica de baterías (battery thermal management system, BTMS). Debido a los estrictos requisitos de uniformidad de temperatura de las baterías de potencia, este artículo revisa los avances en la optimización de la uniformidad térmica de los disipadores de microcanales con refrigeración líquida monofásica y bifásica, analiza los mecanismos de formación de la no uniformidad de temperatura, los métodos de optimización estructural y la factibilidad de fabricación. Los resultados indican que la no uniformidad de temperatura en los microcanales monofásicos es causada por una distribución desigual del flujo en canales paralelos y por el aumento de temperatura del fluido refrigerante a lo largo de la trayectoria; la optimización de la disposición de entrada y salida, la mejora de la estructura del colector, el uso de canales biomiméticos/topológicos y la colocación de estructuras de turbulencia de densidad variable pueden mejorar eficazmente la distribución de temperatura. En los microcanales bifásicos, la uniformidad térmica está influida conjuntamente por la distribución del flujo y el comportamiento de las burbujas, lo que requiere regulación mediante la modificación de la superficie y estructuras especiales para controlar la distribución de las fases líquida y gaseosa. El análisis comparativo revela que la optimización del flujo monofásico se centra en mejorar la distribución del flujo de la fase líquida y fortalecer la transferencia térmica aguas abajo, mientras que la optimización del flujo bifásico se enfoca en controlar el comportamiento de las burbujas. Además, la aplicación de estructuras complejas de microcanales en ingeniería sigue limitada por los costes de fabricación, la precisión del procesamiento y la fiabilidad a largo plazo. Los resultados del estudio pueden servir de referencia para el diseño de estructuras térmicamente uniformes y su aplicación en BTMS con MCHS.

关键词

microcanales;uniformidad térmica;optimización estructural;flujo monofásico;flujo bifásico

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