Effets de la nature du fluide de travail et de la structure capillaire sur la capacité thermique d'un caloduc

Headnote

Résumé

Les caloducs trouvent leurs applications dans plusieurs domaines de lingénierie thermique, allant des composants électroniques jusquaux échangeurs des propulseurs dengins spatiaux. Bien qu'ils puissent transférer de grosses quantités de chaleur sur u n court intervalle, ils possėdent des limites d'exploitation. Les propriétés du fluide de travail, la structure capillaire, l'orientation du tube, la longueur et le diamėtre du tube, en sont des paramėtres qui affectent ces limites. La présente étude vise å évaluer numériquement la capacité du transfert thermique dun caloduc, par élaboration dun modéle unidimensionnel. Leau, lammoniac et le sodium sont utilisés comme fluides de travail, associés å une structure capillaire de type mėches tissées ou de type rainures carrées et étudiés pour différentes gammes de température de fonctionnement. Des routines développées en Matlab, utilisées pour tester des configurations typiques pour lesquelles une analyse comparative, est conduite.

Mots-clés : Refroidissement des composants électroniques ; Caloduc ; Limites de transfert de chaleur ; Fluide de travail ; Structure capillaire.

Abstract

Heat pipes have applications in several areas of thermal engineering, including electronic components to spacecraft thrust chamber exchangers. Although they can transfer large amounts of heat over a spatially restricted interval, they exhibit several operating limitations. The properties of the working fluid, the capillary structure, the orientation of the pipe, the length and the diameter of the pipe, are parameters that affect these limits. The present study aims to numerically evaluate the heat transfer capacity of a heat pipe. A one-dimensional model is developed considering water, ammonia and sodium as working fluids. The capillary structure is taken to be a wire mesh wick or a square groove, for which several operating thermal ranges are investigated. A comparative study for different properties of heat pipes has been performed using the Matlab software.

Keywords: Electronics cooling; Heat pipe; Heat transfer limit; Working fluid; Capillary structure.

(ProQuest: ... denotes formulae omitted.)

1.Introduction

Les caloducs traduisent la méthode passive la plus effective de transférer de grande quantité de chaleur, sous de faibles gradients de températures. Leur principe de fonctionnement repose dune part, sur le déplacement des fluides par capillarité et dautre pa rt, sur le transfert dénergie calorifique par vaporisation puis condensation dun fluide entre deux températures. Le fluide de travail dans le caloduc est chauffé par...