Estudio experimental del enfriamiento de una placa plana usando el tiro inducido de un jet radial
DOI:
https://doi.org/10.17533/udea.redin.n83a08Palabras clave:
impacto, enfriamiento de micro componentes, regeneración de capa límiteResumen
Una investigación experimental se ha llevado a cabo para evaluar la transferencia de calor en una configuración modificada de un chorro radial sumergido, por medio del cual se puede extraer el fluido directamente debajo de la boquilla, en busca de una mejora en la velocidad de transferencia de calor. Los experimentos se llevaron a cabo para las siguientes gamas de parámetros que rigen el fenómeno: boquilla de 16 mm de diámetro, distancia entre boquilla y placa entre 10 mm a 20 mm, número de Reynolds que oscila entre 10.000 y 20.000, y calor de 10,2 – 13,6 kW/m2. La transferencia de calor se estima a través de la distribución de temperatura obtenida por medio de un dispositivo de adquisición de datos y un apropiado post-procesamiento, lo que hace posible determinar el coeficiente de transferencia de calor y el número de Nusselt para las diferentes condiciones en estudio. El uso de la extracción de fluido a través de tiro inducido genera un aumento significativo en la transferencia de calor en el área debajo de la boquilla, obteniendo valores desde 290 hasta 1500 W/m2.°C.
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R. H. Page, L. Hadden, and C. Ostowari, “Theory for Radial Jet Reattachment Flow,” AIAA Journal, vol. 27, no. 11, pp. 1500-1505, 1989.
S. Yao, Y. Guo, N. Jiang, and J. Liu, “An experimental study of a turbulent jet impinging on a flat surface,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 83, pp. 820-832, 2015.
S. V. Alekseenko, A. V. Bilsky, V. M. Dulin, and D. M. Markovich, “Experimental study of an impinging jet with different swirl rates,” International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 28, no. 6, pp. 1340-1359, 2007.
G. M. Carlomagno and A. Ianiro, “Thermo-fluid-dynamics of submerged jets impinging at short nozzle-to-plate distance: A review,” Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 58, pp. 15-35, 2014.
M. R. Pais, J. E. Leland, W. S. Chang, and L. C. Chow, “Single-Phase Heat Transfer Characteristics of Submerged Jet Impingement Cooling Using JP-5,” in 4th Intersociety Conference on Thermal Phenomena in Electronic Systems (I-THERM), Washington, D. C., USA, 1994, pp. 178-183.
S. V. Garimella and B. Nenaydykh, “Nozzle-geometry effects in liquid Jet impingement heat transfer,” International Journal of Heat Mass Transfer, vol. 39, no. 14, pp. 2915-2923, 1996.
J. Wu, J. Seyed, and R. H. Page, “Heat transfer and combustion characteristics of an array of radial jet reattachment flames,” Combustion and Flame, vol. 125, no. 1-2, pp. 955-964, 2001.
H. G. Lee, H. S. Yoon, and M. Y. Ha, “A numerical investigation on the fluid flow and heat transfer in the confined impinging slot jet in the low Reynolds number region for different channel heights,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 51, no. 15-16, pp. 4055-4068, 2008.
M. M. Rahman, A. J. Bula, and J. E. Leland, “Conjugate Heat Transfer During Free Jet Impingement of High Prandtl Number Fluid,” Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals, vol. 36, no. 2, pp. 139-162, 1999.
A. J. Bula, M. M. Rahman, and J. E. Leland, “Numerical Modeling of Conjugate Heat Transfer during Impingement of Free Liquid Jet Issuing from a Slot Nozzle,” Numerical Heat transfer, Part A: Applications, vol. 38, no. 1, pp. 45-66. 2000.
A. J. Bula, M. M. Rahman, and J. E. Leland, “Axial Steady Jet Impinging over a Flat Disk with Discrete Heat Sources,” International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 21, no. 1, pp. 11-21. 2000.
M. M. Rahman, A. J. Bula, and J. E. Leland, “Analysis of Transient Conjugate Heat Transfer to a Free Impinging Jet,” Journal of Thermophysics and Heat Transfer, vol. 14, no. 3, pp. 330-339, 2000.
A. Tay, X. Hong, and Y. Cheng, “Cooling of Electronic Components with Free Jet Impingement Boiling,” in 8th Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITHERM), San Diego, USA, 2002, pp. 387-394.
J. B. Baonga, H. Louahlia, and M. Imbert, “Experimental study of the hydrodynamic and heat transfer of free liquid jet impinging a flat circular heated disk,” Applied Thermal Engineering, vol. 26, no. 11-12, pp. 1125-1138, 2006.
D. W. Zhou and C. F. Ma, “Radial heat transfer behavior of impinging submerged circular jets,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 49, no. 9-10, pp. 1719-1722, 2006.
M. Cely, A. Bula, and A. Ramos, “Experimental Study of Transient Heat Transfer Process in a Submerged Radial Jet,” in ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Chicago, USA, 2006, pp. 563-568.
J. S. Furlow and D. L. James, “Convective heat transfer characteristics from combined mechanical and supply pulsed radial reattaching jets,” International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 28, no. 1, pp. 178-190, 2007.
T. S. O’Donovan and D. B. Murray, “Jet impingement heat transfer – Part I: Mean and root-mean-square heat transfer and velocity distributions,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 50, no. 17-18, pp. 3291–3301, 2007.
J. C. Duda, F. D. Lagor, and A. S. Fleischer, “A flow visualization study of the development of vortex structures in a round jet impinging on a flat plate and a cylindrical pedestal,” Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 32, no. 8, pp. 1754-1758, 2008.
N. Celik and H. Eren, “Heat transfer due to impinging co-axial jets and the jets’ fluid flow characteristics,” Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 33, no. 4, pp. 715-727, 2009.
M. F. Koseoglu and S. Baskaya, “The role of jet inlet geometry in impinging jet heat transfer, modeling and experiments,” International Journal of Thermal Sciences, vol. 49, no. 8, pp. 1417-1426, 2010.
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