Thermal analysis of metal foam heat sink subjected to impingement jet cooling
Other Title(s)
تحليل حراري لرغوة معدنية تعمل كمصب حراري معرض للتبريد بالنفث التصادمي
Joint Authors
Khalaf, Diya Abd al-Rahim
Ammuri, Karimah Ismail
Source
The Iraqi Journal for Mechanical and Materials Engineering
Issue
Vol. 15, Issue 1 (31 Mar. 2015), pp.12-30, 19 p.
Publisher
University of Babylon College of Engineering
Publication Date
2015-03-31
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
19
Main Subjects
Abstract AR
يعتبر التبريد بالنفث التصادمي مهما في التطبيقات الصناعية (كعمليات التصنيع٬ تبريد ريش التوربين و غيرها) لما يمتلكه من معامل انتقال حرارة عالي لذا يمكن سحب كمية كبيرة من الفيض الحراري من السطوح الساخنة.
الهدف من هذا العمل هو تقييم عملي و عددي للمواصفات الحرارية لنفث تصادمي محجوز يضرب صفيحة معدنية ساخنة.
المتغيرات التي تم دراستها هي عدد رينولدز بمدى (من 14000 إلى 70000)٬ زاوية النفث الصادم (0 إلى °50 مقاسة من المحور العمودي على الصفيحة الساخنة)٬ و كذلك الفيض الحراري المسلط على الصفيحة الساخنة (امتد من 1500 إلى 6000 واط / م2).
حلت معادلة الاستمرارية٬ نافير ستوكس و معادلة الطاقة مع نموذج الاضطراب (ε-k) لحالة ثنائية البعد عدديا باستخدام طريقة الحجوم المحددة.
تم دراسة تأثير تغطية الصفيحة بطبقة من الرغوة المعدنية من مادة الألمنيوم عمليا على التبريد بالنفث التصادمي و لنفس المتغيرات أعلاه.
بينت النتائج العملية و النظرية أن زيادة زاوية النفث قللت قيمة (h)٬ بينما زيادة عدد رينولدز أدى إلى زيادة معامل انتقال الحرارة (h).
بينت النتائج العملية تحسن واضح (بمقدار 33 %) لعدد نسلت عند استخدام طبقة من الرغوة المعدنية على الصفيحة الساخنة عن الحالة بدون استخدام لهذه الطبقة.
تم مقارنة النتائج العملية الحالية مع نتائج سابقة و أظهرت توافقا جيدا.
Abstract EN
Jet impingement cooling is critical in many industrial applications (such as manufacturing process, gas turbine blades, etc), since it yields high local or averaged heat transfer coefficient, so a large amount of heat is extracted from hot surface.
In this work the thermal characteristic of confined impinging air jet on a hot plate is evaluated experimentally and computationally.
The parameters studied were , jet Reynolds number (ranged from 14000 to 70000), angle of impingement jet (0P o P to 50P o P measured from vertical axis on the hot plate), and the heat flux subjected on the hot plate (ranged from 1500 to 6000 W/mP 2 P).
The two- dimensional continuity, Navier-Stockes, energy equations with (k-ε) turbulence model have been solved using finite volume method.
The effect of covering the hot plate by a layer of Aluminum metal foam have on the impinging jet cooling of this plate is investigated experimentally for the same studied parameters.
The experimental and computational results show that increasing the jet angle decreases the Nussetl no.
, while increasing Re no.
increases Nusselt no.
Utilizing a layer of metal foam on the hot plate enhances the heat transfer by jet cooling by 33 % compared with jet cooling of bare hot plate under the same conditions.
A comparison of the present results with the available reported data shows good agreement.
American Psychological Association (APA)
Ammuri, Karimah Ismail& Khalaf, Diya Abd al-Rahim. 2015. Thermal analysis of metal foam heat sink subjected to impingement jet cooling. The Iraqi Journal for Mechanical and Materials Engineering،Vol. 15, no. 1, pp.12-30.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-584030
Modern Language Association (MLA)
Ammuri, Karimah Ismail& Khalaf, Diya Abd al-Rahim. Thermal analysis of metal foam heat sink subjected to impingement jet cooling. The Iraqi Journal for Mechanical and Materials Engineering Vol. 15, no. 1 (2015), pp.12-30.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-584030
American Medical Association (AMA)
Ammuri, Karimah Ismail& Khalaf, Diya Abd al-Rahim. Thermal analysis of metal foam heat sink subjected to impingement jet cooling. The Iraqi Journal for Mechanical and Materials Engineering. 2015. Vol. 15, no. 1, pp.12-30.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-584030
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references : p. 30
Record ID
BIM-584030