Constructal design of I-shaped high conductive pathway for cooling a heat-generating medium considering the thermal contact resistance

Lorenzini, Giulio; Barreto, E.X.; Beckel, Cássia Cris; Schneider, Paulo Smith; Isoldi, Liércio André; Santos, Elizaldo Domingues dos; Rocha, Luíz Alberto Oliveira

doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.10.015

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“…cooling of electronics components [28][29][30][31][32][33][34], cooling of photovoltaic modules [35], thermal energy storage [36][37][38], iron and steel production processes [39], etc. are applications areas of Constructal design to mention a few in the domain of thermal design.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Constructal design of flow channels for radiant cooling panels

Mosa

Labat

Lorente

2019

International Journal of Thermal Sciences

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Constructal design of flow channels for radiant cooling panels

Mosa

Labat

Lorente

2019

International Journal of Thermal Sciences

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“…Segundo Lorenzini et al (2016) [5], os seguintes grupos adimensionais podem ser empregados na solução desse problema:…”

Section: Modelagem Matemática E Numéricaunclassified

“…Uma forma de avaliar geometricamente dispositivos eletrônicos, com o intuito de minimizar a máxima temperatura gerada pelo mesmo, é através da simulação numérica empregando o Design Construtal [5,6]. De acordo com Bejan e Zane (2013) [7], a lei Construtal foi apresentada pela primeira vez em 1995 e passou a ser aplicada em diversos problemas que envolvem fluxo, essa lei estabelece que para um sistema de fluxo de tamanho finito persistir no tempo, em outras palavras, para que ele sobreviva, sua configuração geométrica deve evoluir de tal maneira que facilite as correntes que fluem através dele.…”

Section: Introductionunclassified

“…No estudo realizado por Lorenzini et al (2016) [5] foi aplicado Design Construtal sobre uma via de alta condutividade em forma de I que é inserida em um meio volumétrico com baixa condutividade térmica e geração de calor. Um terceiro material foi adicionado entre o meio condutor e o meio gerador de calor que atua como resistência ao contato térmico.…”

Section: Introductionunclassified

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Design Construtal aplicado a um caminho condutivo em forma de seta inserido em um sólido com geração de calor

et al. 2019

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Este trabalho busca avaliar geometricamente, através do Design Construtal, um caminho de alta condutividade a fim de melhor distribuir o campo de temperaturas diminuindo a maior temperatura observada em um domínio com geração de calor e de baixa condutividade. Para a análise numérica deste estudo, foi utilizado o software MATLAB junto com a ferramenta PDETOOL (Partial Differential Equation Toolbox). O caminho condutivo possui uma forma de seta, ou seja, composto por uma parte retangular com razão de medidas variáveis e uma parte triangular de área fixa. O problema passa a ter três restrições de área com seis variáveis, resultando em três graus de liberdade, H/L, H0/L0 e H1/L1, sendo que apenas H0/L0 varia. As simulações numéricas foram feitas para três diferentes condutividades, considerando quatro valores de fração de área preestabelecidos. Foi possível obter a geometria do caminho condutivo que melhor distribui o campo de temperaturas, resultando na minimização da temperatura máxima. Observouse nas três diferentes condutividades que, quanto maior a distribuição da área ocupada pelo material de alta condutividade em relação à área da placa, melhor distribuída será a temperatura, resultando na redução da temperatura máxima observada. Constatou-se também que a mais baixa condutividade térmica analisada, apresentou a menor temperatura máxima à medida que a razão do grau de liberdade foi aumentando. Já a maior condutividade térmica analisada apresentou menor temperatura máxima à medida que a razão do grau de liberdade foi diminuindo.

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“…Neagu and Bejan [28,29] introduced a new geometric feature of variable cross-sectional high conductivity channels into the constructal method with the aim of further minimizing the thermal resistance. Thereafter, many scholars performed constructal optimizations of various heat generating bodies to improve their heat conduction performance (HCP), such as rectangular bodies [30][31][32][33], square bodies [34][35][36][37][38][39][40][41], triangular bodies [42][43][44][45], disc-shaped bodies with radial-pattern [46,47] and tree-shaped HCCs [48][49][50][51][52][53][54], respectively.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Constructal Optimization for Cooling a Non-Uniform Heat Generating Radial-Pattern Disc by Conduction

You

Feng

Xie

2018

Entropy

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A heat conduction model in a radial-pattern disc by considering non-uniform heat generation (NUHG) is established in this paper. A series of high conductivity channels (HCCs) are attached on the rim of the disc and extended to its center. Constructal optimizations of the discs with constant and variable cross-sectional HCCs are carried out, respectively, and their maximum temperature differences (MTDs) are minimized based on analytical method and finite element method. Besides, the influences of the NUHG coefficient, HCC number and width coefficient on the optimal results are studied. The results indicate that the deviation of the optimal constructs obtained from the analytical method and finite element method are comparatively slight. When the NUHG coefficient is equal to 10, the minimum MTD of the disc with 25 constant cross-sectional HCCs is specifically reduced by 48.8% compared to that with 10 HCCs. As a result, the heat conduction performance (HCP) of the disc can be efficiently improved by properly increasing the number of HCCs. The minimum MTD of the disc with variable cross-sectional HCC is decreased by 15.0% when the width coefficient is changed from 1 to 4. Therefore, the geometry of variable cross-sectional HCC can be applied in the constructal design of the disc to a better heat transfer performance. The constructal results obtained by investigating the non-uniform heat generating case in this paper can contribute to the design of practical electronic device to a better heat transfer performance.

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Constructal design of I-shaped high conductive pathway for cooling a heat-generating medium considering the thermal contact resistance

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Constructal design of flow channels for radiant cooling panels

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