Collaborative Research: Investigation of Local Flow Boiling Heat Transfer on Micro-Pin-Fins Using Thin-Film Temperature/Heat Flux Sensor Arrays
合作研究:使用薄膜温度/热通量传感器阵列研究微针翅片上的局部流动沸腾传热
基本信息
- 批准号:0730315
- 负责人:
- 金额:$ 17.19万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2007
- 资助国家:美国
- 起止时间:2007-07-01 至 2011-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Collaborative Research: Investigation of Local Flow Boiling Heat Transfer on Micro-Pin-Fins Using Thin-Film Temperature/Heat Flux Sensor ArraysThe objective of this research is to study the local heat transfer variations on micro-scale pin-fins in order to better understand the fundamental behavior of liquid flow boiling in miniature heat sinks. An improved understanding of these localized phenomena is crucial for developing heat-sinks for next generation high-performance electronics. The research approach involves the design, fabrication, characterization, and use of an array of unique thin-film temperature and heat flux sensors (50 x 50 micron in size) directly on the side of a copper micro-fin. The instrumented fin will be mounted in a specially designed miniature heat sinks to observe the gas-liquid two-phase flow pattern, flow instability, pressure loss, and heat transfer associated with liquid flow boiling in both staggered and aligned micro-pin-fin arrays. High-speed video imaging will be used to capture local and global flow patterns. The local (single pin) and global heat transfer and flow pattern, and global pressure drop data will be used to create empirical correlations and flow pattern-based models to predict the liquid flow boiling heat transfer in micro-pin-fin arrays. This work will benefit society by generating the knowledge needed to design and safely operate two-phase (boiling) miniature heat sinks that can remove larger amounts of heat from smaller areas more economically. This is necessary if the current pursuit of circuit integration and device miniaturization in electronics industry is to be continued in the future. Also, the micro-scale integrated temperature and heat flux sensors will significantly advance experimental techniques in basic heat transfer research. Further societal impact will result from training engineering students, recruiting and retaining students from underrepresented groups, and guiding them to graduate programs. Public outreach presentations will be developed to foster an interest in science and engineering among middle and high school students. The close collaboration between the universities will enhance knowledge transfer and expose the students to a more diverse educational experience.
协作研究:使用薄膜温度/热通量传感器阵列对微针蛋白上的局部流动沸腾热传递进行研究,该研究的目的是研究微型销钉中的局部热传递变化,以便更好地了解微型散热器中液体流动沸腾的基本行为。 对这些局部现象的改进了解对于为下一代高性能电子制定热水冲突至关重要。 该研究方法涉及直接在铜微薄荷侧面的一系列独特的薄膜温度和热量传感器(50 x 50微米)的设计,制造,表征和使用。仪器鳍将安装在特殊设计的微型散热器中,以观察气液的两相流量模式,流量不稳定性,压力损失以及与交错的和对齐的微型固定芯片阵列中的液体流量相关的传热。 高速视频成像将用于捕获本地和全球流动模式。 局部(单引脚)和全局传热和流动模式以及全局压降数据将用于创建经验相关性和基于流模式的模型,以预测微针鳍阵列中的液体流量沸腾热传递。 这项工作将通过产生设计和安全操作两相(沸腾)微型散热器所需的知识来使社会受益,从而更经济地从较小的地区清除大量的热量。 如果将来将继续进行电子行业的电路集成和设备小型化的追求,这是必要的。 同样,微尺度的集成温度和热通量传感器将在基本传热研究中显着推进实验技术。 培训工程专业的学生,招募和保留学生人数不足的团体的学生并将他们引导他们参加研究生课程,将造成进一步的社会影响。 将开发公共宣传演讲,以增强对中学和高中生科学和工程的兴趣。 大学之间的密切合作将增强知识转移,并使学生获得更多样化的教育经验。
项目成果
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