Estudio experimental de la incidencia del cambio de geometría del orificio de un dispositivo Synthetic sobre una superficie térmica

Abstract

La aplicación de un flujo sintético (synthetic jet) es un enfoque razonablemente nuevo para el enfriamiento de componentes electrónicos. Un “synthetic jet” es un flujo de aire expulsado a través de un orificio creado por la vibración de un diafragma dentro de una cavidad. Se estudió experimentalmente la mejora en la transferencia de calor usando diferentes tipos de orificios. Se seleccionó un diagrama piezoeléctrico como un actuador vibratorio, el cual fue excitado con un generador de funciones usando onda sinusoidal. Se estudiaron cuatro tipos de orificios: Circular, Rectangular, Triangular y Cuadrado. La primera parte del estudio consiste en reconocer la frecuencia de excitación en la que cada orificio produce la mayor velocidad de flujo. Las mediciones de velocidad se hicieron usando un anemómetro de hilo caliente. En la segunda parte, se calentó una placa de acero y luego se enfrió usando el “synthetic jet”. El propósito de esta etapa es reconocer la mejor combinación de parámetros para obtener el menor tiempo de enfriamiento. Para hacer esto, se utilizó un diseño experimental de Taguchi. Las variables de estudio de entrada fueron la distancia y el tipo de orificio. La variable de salida fue el tiempo de enfriamiento. La frecuencia de excitación se estableció en la cual la velocidad de flujo era mayor para cada orificio. La combinación de parámetros con el menor tiempo de enfriamiento fue: orificio rectangular, 20 mm de distancia con respecto al orificio y una frecuencia de excitación de 2000 Hz. Utilizando estos parámetros, se obtuvo un coeficiente de transferencia de calor promedio de 11.05 W/(m^2°K) con un coeficiente de rendimiento (COP) de 49.21.