Lista delle figure e delle tabelle
Lista delle figure e delle tabelle
Lista delle figure
Figura 1.1- Numero di transistors costituenti comuni processori elettronici Figura 1.2- Potenza termica prodotta da comuni processori elettronici
Figura 1.3- Flusso termico specifico prodotto da comuni processori elettronici Figura 1.4- Coefficienti di scambio termico ottenibili con le principali tecniche di
raffreddamento
Figura 1.5- Genealogia dei principali circuiti bifase impiegati come sistemi di controllo termico
Figura 1.6- Schema generale di un apparato a PTPT
Figura 1.7- Rappresentazione schematica del PTPT proposto da Tamburini Figura 1.8- Rappresentazione schematica del PTPT proposto da Ogushi et al. Figura 1.9- Rappresentazione schematica del PTPT di grande scala realizzato dal
gruppo di ricerca guidato dal Prof. Latrofa Figura 2.1- Modello matematico proposto da Zuo et al. Figura 2.2- Modello matematico proposto da Wong et al.
Figura 2.3- Risultati numerici ottenuti con il modello matematico di Wong et al. Figura 2.4- Confronto tra dati sperimentali e modello numerico di Khandekar et al. Figura 2.5- Confronto tra dati sperimentali e modello numerico di Rittidech et al. Figura 2.6- Modello matematico proposto da Dobson
Figura 2.7- Risultati numerici ottenuti con il modello matematico di Dobson Figura 2.8- Pulsating heat pipe analizzato numericamente da Holley e Faghri
Lista delle figure e delle tabelle
Figura 2.9- Modello matematico proposto da Holley e Faghri: in alto modellizzazione di un generico tratto di liquido, in basso modellizzazione di un generico tratto di vapore
Figura 2.10- Risultati numerici ottenuti con il modello matematico di Holley e Faghri: temperature di parete in funzione della potenza fornita e mappa dei tipi di moto
Figura 2.11- Risultati numerici ottenuti con il modello matematico di Holley e Faghri: andamenti temporali della quantità di moto complessiva dei tratti di liquido
Figura 3.1- PTPT utilizzato nel controllo termico dell’elettronica: schematizzazione degli scambi termici
Figura 3.2- Modello matematico del PTPT: porzioni di liquido e di vapore presenti durante fase di trasporto
Figura 3.3- Modello matematico del PTPT: schematizzazione del condensatore Figura 3.4- Modello matematico del PTPT: porzioni di liquido e di vapore presenti
durante fase di ritorno
Figura 3.5- Andamento temporale della temperatura di evaporatore ed accumulatore, simulato numericamente per una potenza dissipata di 700 W
Figura 3.6- Andamenti della temperatura di evaporatore ed accumulatore durante un ciclo a regime stabilizzato, per una potenza dissipata di 700 W
Figura 3.7- Capacità del modello matematico di riprodurre i dati sperimentali nell’intervallo di potenze dissipate 100÷1000 W
Figura 3.8- Andamenti delle temperature del fluido vettore all’interno dell’evaporatore, al variare della potenza termica dissipata (Caso A)
Figura 3.9- Andamenti delle temperature del fluido vettore all’interno
dell’accumulatore, al variare della potenza termica dissipata (Caso A) Figura 3.10- Andamenti del parametro (TE-Tf)/Q’E, al variare della potenza termica
dissipata (Caso A)
Figura 3.11- Andamenti delle temperature del fluido vettore all’interno
dell’evaporatore, al variare della potenza termica dissipata (Caso B) Figura 3.12- Andamenti delle temperature del fluido vettore all’interno
dell’accumulatore, al variare della potenza termica dissipata (Caso B) Figura 3.13- Andamenti delle temperature del fluido vettore all’interno
Lista delle figure e delle tabelle
Figura 3.14- Andamenti del parametro (TE-Tf)/Q’E, al variare della potenza termica
dissipata (Caso B)
Figura 3.15- Andamenti delle temperature del fluido vettore all’interno
dell’evaporatore, al variare della potenza termica dissipata (Caso C) Figura 3.16- Andamenti delle temperature del fluido vettore all’interno
dell’accumulatore, al variare della potenza termica dissipata (Caso C) Figura 3.17- Andamenti del parametro (TE-Tf)/Q’E, al variare della potenza termica
dissipata (Caso C)
Figura 4.1- Schema complessivo dell’apparato sperimentale Figura 4.2- Ingombro del prototipo di PTPT
Figura 4.3- Allestimento del prototipo di PTPT in configurazione operativa Figura 4.4- Prototipo di PTPT: l’evaporatore (misure in mm)
Figura 4.5- Posizionamento della termoresistenza
Figura 4.6- Dettaglio del posizionamento della struttura capillare all’interno dell’evaporatore
Figura 4.7- Rappresentazione schematica del prototipo di PTPT nella configurazione “a decremento di pressione”
Figura 4.8- Rappresentazione schematica del condensatore (misure in mm) Figura 4.9- Prototipo di PTPT: il condensatore
Figura 4.10- Rappresentazione schematica dell’accumulatore Figura 4.11- Prototipo di PTPT: l’accumulatore
Figura 4.12- Prototipo di PTPT: elettrovalvola
Figura 4.13- Strumentazione per rilievi sperimentali: l’alimentazione di potenza elettrica
Figura 4.14- Strumentazione per rilievi sperimentali: i traduttori di pressione (misure in mm)
Figura 4.15- Strumentazione per rilievi sperimentali: la scheda di acquisizione dati Figura 4.16- Camera termografica impiegata per rilievi sperimentali
Figura 5.1- Andamenti delle temperature durante il ciclo periodico a regime stabilizzato di un PTPT
Figura 5.2- Rappresentazione degli stati termodinamici del fluido vettore durante la fase di trasferimento di un PTPT
Lista delle figure e delle tabelle
Figura 5.4- Andamento del surriscaldamento di parete dell’evaporatore in funzione del flusso termico specifico dissipato (configurazione di riferimento) Figura 5.5- Andamenti della temperatura media e massima raggiunte dalla parete
dell’evaporatore in funzione del flusso termico specifico dissipato (configurazione di riferimento)
Figura 5.6- Andamenti della resistenza termica globale e della resistenza legata allo scambio termico nell’evaporatore in funzione del flusso termico specifico dissipato (configurazione di riferimento)
Figura 5.7- Andamenti dei tempi complessivi di ciclo e dei tempi necessari al trasporto in funzione del flusso termico specifico dissipato (configurazione di riferimento)
Figura 5.8- Differenza di temperatura TW-TE in funzione del tempo, durante il
transitorio iniziale per una flusso termico specifico q’E=13 W/cm2
Figura 5.9- Differenza di temperatura TW-TE in funzione del tempo, durante il
transitorio iniziale per tutte le potenze termiche specifiche q’E analizzate
Figura 5.10- Prototipo di PTPT del tipo “a decremento di pressione”: temperature operative durante il transitorio iniziale
Figura 5.11- Rappresentazione schematica del posizionamento relativo tra evaporatore, accumulatore e condensatore nel prototipo di PTPT Figura 5.12- Andamento della differenza di temperatura TE-TA in funzione del
dislivello HC
Figura 5.13- Andamenti della differenza di pressione PE-PA e della differenza di
pressione generata dal battente di liquido in controgravità in funzione del dislivello HC
Figura 5.14- Andamenti della resistenza termica globale e della resistenza legata allo scambio termico nell’evaporatore in funzione del dislivello HC
Figura 5.15- Rappresentazione schematica del posizionamento relativo tra evaporatore e condensatore nel prototipo di LTPT
Figura 5.16- Andamenti delle principali temperature operative in funzione del volume di liquido trasferito
Figura 5.17- Andamento della resistenza termica globale in funzione del volume di liquido trasferito
Figura 5.18- Andamenti dei tempi complessivi di ciclo e dei tempi necessari al trasporto in funzione del volume di liquido trasferito
Lista delle figure e delle tabelle
Figura 5.20- Dissipatori termici commerciali testati: immagini nell’infrarosso rilevate per q’E=9.46 W/cm2
Figura 5.21- Andamenti della differenza di temperatura TW-Tf in funzione del flusso
termico specifico, per differenti dispositivi (flusso termico ascendente) Figura 5.22- Andamenti della differenza di temperatura TW-Tf in funzione del flusso
termico specifico, per differenti dispositivi (flusso termico orizzontale) Figura 5.23- Andamenti della resistenza termica specifica in funzione del flusso
termico specifico, per differenti dispositivi (flusso termico ascendente) Figura 5.24- Andamenti della resistenza termica specifica in funzione del flusso
termico specifico, per differenti dispositivi (flusso termico orizzontale) Figura 6.1- Prestazioni medie di scambio termico dell’evaporatore del PTPT nel suo
ciclo a regime periodico stabilizzato Figura 6.2- Schematizzazione dell’evaporatore
Figura 6.3- Andamenti teorici del coefficiente di scambio termico durate un ciclo periodico
Figura 6.4- Surriscaldamenti di parete dell’evaporatore, calcolati per differenti andamenti del coefficiente di scambio
Figura 6.5- Effetto della capacità termica sul surriscaldamento di parete dell’evaporatore
Figura 6.6- Andamenti della pressione e delle temperature dell’evaporatore di un PTPT (q’E=14.44 W/cm2, Q’E=40 W, VT=64 ml)
Figura 6.7- Confronto tra gli andamenti del surriscaldamento di parete (q’E=14.44
W/cm2, Q’E=40 W, VT=64 ml)
Figura 6.8- Parametri concentrati utilizzati per la schematizzazione del dissipatore in rame
Figura 6.9- Andamenti del coefficiente di scambio termico (q’E=14.44 W/cm2, Q’E=40
W, VT=64 ml)
Figura 6.10- Andamenti del coefficiente di scambio termico (q’E=14.44 W/cm2, Q’E=40
W, VT=3 ml)
Figura 6.11- Andamento del rapporto tra coefficiente di scambio termico sperimentale e quello previsto dalla correlazione di Rohsenow (q’E=14.44 W/cm2,
Q’E=40 W)
Figura 6.12- Schema della configurazione utilizzata per le riprese termografiche Figura 6.13- Immagini all’infrarosso del dissipatore in rame
Lista delle figure e delle tabelle
Figura 6.14- Potenza termica dispersa nell’ambiente: confronto fra la stima analitica e quella con tecnica termografica
Figura 6.15- Evoluzioni temporali dei regimi di scambio termico dell’evaporatore di un PTPT confrontati con curve di ebollizione (FC72 su superficie piana) Figura A.1- HCFC-141b: variazione della pressione di saturazione in funzione della
temperatura
Figura A.2- HCFC-141b: variazione della densità del liquido saturo in funzione della temperatura
Figura A.3- HCFC-141b: variazione della densità del vapore saturo secco in funzione della temperatura
Figura A.4- HCFC-141b: variazione dell’entalpia specifica del liquido saturo e del vapore saturo secco in funzione della temperatura
Figura A.5- Apparato sperimentale per lo studio dell’ebollizione stazionaria: schema complessivo
Figura A.6- Apparato sperimentale per lo studio dell’ebollizione stazionaria: dettaglio dell’evaporatore
Figura A.7- Apparato sperimentale per lo studio dell’ebollizione stazionaria: dettaglio del condensatore
Lista delle tabelle
Tabella 2.1- Grandezze caratteristiche del modello matematico proposto da Zuo et al. Tabella 2.2- Parametri di ingresso e condizioni iniziali utilizzati nel modello
matematico di Dobson
Tabella 2.3- Parametri di ingresso utilizzati nel modello matematico di Holley e Faghri Tabella 3.1- Parametri di ingresso utilizzati nelle simulazioni numeriche del PTPT Tabella 3.2- Confronto tra i dati ottenuti dalle simulazioni numeriche e quelli
sperimentali
Lista delle figure e delle tabelle
Tabella 5.2- Valori del flusso termico specifico e della potenza termica dissipati dal PTPT durante l’attività sperimentale
Tabella 5.3- Dislivello minimo tra condensatore ed evaporatore, necessario per generare circolazione di fluido in un LTPT, in funzione delle perdite di pressione
Tabella 5.4- Incremento delle perdite di carico distribuite di un circuito con la diminuzione del diametro del tubo di scorrimento
Tabella 5.5- Tavola riassuntiva dei principali risultati ottenuti dall’attività sperimentale
Tabella A.1- Principali proprietà termofisiche del fluido HCFC-141b
Tabella A.2- Principali proprietà termofisiche di alcuni fluidi fluoro-inerti (dove non espressamente specificato, le proprietà sono da considerarsi valutate a 25 °C)
Tabella A.3- Principali proprietà del fluido FC-72 in condizioni di saturazione Tabella A.4- Principali caratteristiche dei dissipatori commerciali testati Tabella A.5- Dimensioni evaporatore (misure in mm)
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Ringraziamenti
“Try and leave this world a little better than you found it and when your turn comes to die, you can die happy in feeling that at any rate you have not wasted your time but have done your best.”
[Lord Baden-Powell of Gilwell, ultimo messaggio]
Ringraziamenti
Ringrazio la mia promessa Scout che, nei momenti difficili di questo percorso, mi ha dato la forza per comportarmi lealmente e per fare comunque del mio meglio.
Ringrazio Debora e Cristina. La prima perché mi ha scelto e spero lo faccia per la vita, la seconda perché non potendo scegliere si è sempre comportata come la migliore sorella possibile.
Desidero ringraziare sentitamente il Prof. Latrofa, senza le idee del quale questo lavoro non sarebbe mai stato realizzato. E l’Ing. Filippeschi, il cui sostegno non è mai venuto meno, fin dalla mia tesi di laurea.
Un grazie va ai tecnici: Sig. Fontanelli per la sua estrema competenza, Sig.
Ciampalini per la sua completa disponibilità e Geom. Carmignani per avermi ospitato
nella stanza più confortevole dell’edificio.
Ringrazio inoltre i miei colleghi di dottorato, in particolare l’Ing. Pieve, con il quale non ho condiviso solamente numerosi pasti alla mensa, ma anche un bel rapporto d’amicizia.
