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Comparison of air-cooled and spray-cooled heat transfer performance with phase change material coupled with microgroove flat plate heat pipe

材料科学 传热 相变 相变材料 热管 复合材料 相(物质) 机械 热力学 化学 物理 有机化学
作者
Yanpeng Wu,Qianglong Wang,Qianlong Liu,Kaikai Guo,Zisu Hao
出处
期刊:Journal of Enhanced Heat Transfer [Begell House]
标识
DOI:10.1615/jenhheattransf.2024052239
摘要

This study investigates the thermal management performance of phase change material (PCM) coupled with a microgroove flat plate heat pipe under air cooling and spray cooling conditions. Different ratios of paraffin-lauric acid hybrid PCMs are prepared, and the thermophysical properties of the materials are optimal when the ratio of paraffin-lauric acid is 4:6. Composite PCMs are prepared by adding alumina nanoparticles, and the thermal conductivity is increased by 3.66 times when alumina particles with a mass fraction of 0.6 % are added. Compared to air cooling, the spray cooling system demonstrate up to a 5.7% reduction in peak chip temperature. In the experimental range the spray cooling system dissipates heat better for the 60 W heating power chip, while the air cooling system is more suitable for the 30 W heating power chip. In the air cooling system, the heat stored in the PCM accounts for up to 39.8 % of the heating power. The maximum amount of heat stored in the PCM in the spray cooling system is 37.8 % of the heating power. The heat storage capacity of the PCM in the spray cooling system is slightly lower than that of the air cooling system, but it still has a considerable heat storage capacity. This research can provide ideas for solving the heat dissipation problem of high-density server chips in data centers.
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