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Tesi etd-06282007-173859


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
Salvadori, Giacomo
email address
g.salva@ing.unipi.it, giacomo.salvadori@ordineingegneripisa.it
URN
etd-06282007-173859
Title
Sul controllo termico di dispositivi miniaturizzati mediante circuiti bifase a circolazione naturale
Settore scientifico disciplinare
ING-IND/10
Corso di studi
ENERGETICA ELETTRICA E TERMICA
Supervisors
Relatore Prof. Latrofa, Enrico Maria
Parole chiave
  • raffreddamento elettronico
  • evaporatori compatti
  • circuiti bifase
  • circolazione naturale
  • termosifoni bifase
Data inizio appello
08/05/2007;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
08/05/2047
Riassunto analitico
Nonostante il notevole interesse, rivolto dalla ricerca internazionale verso i circuiti bifase a
circolazione naturale, alcune problematiche legate al loro impiego in applicazioni di piccola scala
risultano ancora irrisolte. Ciò vale particolarmente per i termosifoni bifase a funzionamento
periodico, indicati con l’acronimo PTPT, per i quali gli studi effettuati e presenti in letteratura
risultano quasi esclusivamente relativi ad apparati di grandi dimensioni.
Questa attività di ricerca si caratterizza dunque come uno sforzo di approfondimento nella
conoscenza di uno specifico circuito bifase a circolazione naturale: il PTPT.
In particolare sono stati analizzati il comportamento termico e le potenzialità di raffreddamento di un
PTPT, nel caso di applicazione a componenti miniaturizzati.
L’approccio seguito nell’attività è stato sia numerico che sperimentale, con la realizzazione di un
modello di calcolo per l’interpretazione e la previsione delle prestazioni di un PTPT, e con la
realizzazione di un prototipo di PTPT di piccola scala.
Il modello matematico realizzato è stato validato, per confronto con una serie di dati sperimentali
ottenuti in precedenti attività di ricerca. L’accordo mostrato, tra i dati sperimentali e quelli calcolati,
risulta buono sia dal punto di vista qualitativo che da quello quantitativo. Con il modello di calcolo è
stata effettuata un’analisi numerica delle prestazioni di un dissipatore bifase a PTPT, in scambio
termico con tre differenti sorgenti. L’analisi ha permesso la caratterizzazione del comportamento del
dispositivo al variare dei principali parametri operativi. In particolare sono stati considerati gli effetti
prodotti da variazioni sistematiche delle temperature della sorgente fredda (275, 285, 295 K), della
temperatura della sorgente intermedia (295, 305, 315 K) e della potenza termica dissipata (100÷1000
W) sulle temperature operative del PTPT.
Il prototipo di PTPT, realizzato nel presente lavoro, possiede ingombro massimo circa 10 volte
inferiore a quello degli analoghi dispositivi presenti al Dipartimento di Energetica dell’Università di
Pisa. Le sue dimensioni risultano tali da consentire l’inserimento in un case middle tower (dimensioni
340x180x320 mm) di un comune personal computer. L’attività sperimentale condotta sul prototipo ha
permesso di caratterizzare il comportamento del dispositivo, sottoposto a variazioni sistematiche dei
principali parametri operativi. In particolare sono state esaminate variazioni di: flusso termico
specifico dissipato (5.42÷16.25 W/cm2), quota relativa tra evaporatore ed accumulatore (-30÷30 cm),
volume di fluido vettore circolante (64÷3 ml). Inoltre un accurato studio, delle condizioni di scambio
termico nell’evaporatore, ha permesso di fornire criteri per il dimensionamento di evaporatori
compatti operanti in condizioni transitorie.
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