Electronic component cooling by mixed convection:

Block size effects

 

Refroidissement des composants électroniques

par convection mixte: Effet de la taille des blocs

 

Y. Abid1, A. Meskini2, M. Najam1, M. El Alami1*

1Groupe de Thermique, Laboratoire de Physique des Matériaux, Micro électronique, Automatique et Thermique (LPMMAT), Département de Physique, Faculté des Sciences Ain Chock, Université Hassan II Casablanca,

Km 8, route d’El Jadida, BP. 5366, Maârif, Casablanca, Maroc.

2 Laboratoire de Technologie de Construction Industrielle, Département de Génie Mécanique ; ENSEM,

Université Hassan II Casablanca,, BP 8118, Oasis, Casablanca, Maroc.

* Corresponding author. E-mail: m.elalami@fsac.ac.ma;elalami_m@hotmail.com

Received: 02 May 2012; revised version accepted: 28 May 2012

 

Abstract

     We present a numerical study of laminar unsteady mixed convection in T-shaped reversed cavity containing heating blocks are heated at a constant temperature TC and placed on the upper wall of the cavity. The horizontal bottom wall is kept cold at TF <TC. The other rigid walls are adiabatic. The ventilation of the cavity is provided with a jet of fresh air through openings (C/2) provided on the bottom wall just below the blocks. The outlet openings (C) are placed on the upper wall midway between the blocks. The numerical study is based on solving the Navier-Stokes and the energy equations. We used the finite-difference method for the following control parameters: the Rayleigh number Ra = 106, the Reynolds number Re = 100 £ 500, the block height B = B 1/2, 1/4, 3/4, the Prandtl number Pr = 0.72 and the opening width (C = 0.15) 

     The results obtained are compared to the case for which the inlet and outlet openings are coaxial. They show that the location of the inlet openings down the blocks promotes the component cooling. The heat exchange depends significantly on the block sizes.

 

Keywords: Mixed convection; Vertical jet; Numerical study; Heat transfer.

 

Résumé 

     On définit numériquement la convection mixte dans une cavité en forme de « T inversée », munie de blocs chauffés à température constante (TF<TC). La cavité est équipée de deux ouvertures d’admission d’air frais dans la paroi inférieure isotherme est à la température TF. La paroi supérieure est adiabatique et munie d’une ouverture d’évacuation d’air. Les parois verticales sont rigides et adiabatiques. La cavité est soumise à un jet d’air frais vertical ascendant.

     Les équations régissantes sont résolues à l’aide d’une méthode aux différences finies. Les paramètres de contrôle sont : le nombre de Rayleigh  Ra=106, le nombre de Reynolds 100£ Re =500,  la hauteur B des blocs B=1/2, 1 /4, 3/4, le nombre de Prandtl Pr = 0.72 et la largeur C=0,15.

Les résultats obtenus montrent que la position des ouvertures en vis-à-vis des blocs donne une nette amélioration du transfert thermique par rapport au cas d’une seule ouverture située au milieu de la paroi inférieure.

 

 Mots clés: Convection mixte ; Jet vertical ; Etude numérique ; Transfert de chaleur.


 

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