Estudo numérico de materiais de alta condutividade com a forma de um "T" para resfriamento de corpos geradores de calor

Abstract

Este trabalho desenvolve um estudo numérico em duas direções espaciais com o objetivo de descobrir a configuração de materiais de alta condutividade térmica em forma de “T” que resultam na menor resistência ao fluxo de calor, quando inseridos em corpos geradores de calor com baixa condutividade térmica. Como restrição as áreas de ambos os materiais, são mantidas constantes. A equação diferencial da difusão do calor, aplicadas às condições de contorno, foram solucionadas pelo método dos elementos finitos utilizando o programa MATLAB, mais precisamente a ferramenta PDETOOL. O intuito deste estudo é facilitar o fluxo do calor gerado por meio de caminhos com o formato de T com material de condutividade térmica elevada e volume constante. Em outras palavras, minimizar a resistência térmica ao fluxo de calor gerado para uma melhora na refrigeração, variando somente os comprimentos e larguras dos dois retângulos que formam o T. Foram analisadas várias configurações geométricas, respeitando o formato em T. Os resultados mostram que existe uma geometria que minimiza a resistência térmica.

This work develops a numerical study trying to find out the best configuration of T-shaped materials of high thermal conductivity to improve the heat transfer between the heat generating body, which is a low heat conductor, and the environment. As a restriction, both areas are kept constant. The differential equations of heat diffusion and their boundary conditions were solved numerically using the MATLAB program, specifically the PDETOOL tool. The objective of this work is to improve the flux of heat through the T-shaped materials of high thermal conductivity, in other words, minimize the thermal resistance to improve the refrigeration, changing only the values of the lengths and widths of the two rectangles that setup the “T”. Many geometric possibilities were evaluated, keeping the T-geometry. The results show that there is a geometry that minimizes the thermal resistance.