Effet des conditions d’opération du condenseur sur le transfert de chaleur de l’ébullition et de la condensation d’un liquide diélectrique dans un système fermé

Abstract

Le refroidissement des centres de données est un enjeu environnemental important. De 30% à 50% de la consommation électrique d’un centre de données est attribuée au refroidissement des serveurs et de leurs composantes. Avec la consommation électrique des centres de données qui est projetée d’augmenter significativement dans la prochaine décennie, il est primordial de développer de nouvelles méthodes de refroidissement qui sont plus efficaces que les méthodes traditionnelles. Un groupe de recherche du professeur Julien Sylvestre (Université de Sherbrooke, Qc, Canada) travaille sur le développement d’un thermosiphon à l’intérieur duquel un fluide diélectrique bout à la surface de la composante à refroidir. La vapeur produite par l’ébullition est condensée à la surface d’un dissipateur thermique qui est lui-même refroidi par convection forcée. L’objectif de ce projet de maîtrise était de mesurer expérimentalement l’impact de la variation de certains paramètres d’opération du thermosiphon sur ses performances thermiques. Les performances thermiques évaluées dans cette étude étaient les résistances thermiques du thermosiphon ainsi que la pression et la température du fluide diélectrique à l’intérieur du thermosiphon. Les paramètres d’opération à l’étude étaient le taux de remplissage du fluide diélectrique, la température d’entrée et le débit de l’écoulement refroidissant le dissipateur thermique. Un modèle analytique a été développé pour prédire la température du fluide diélectrique en fonction des paramètres d’opération. Ce modèle pourrait contribuer à la conception future de ce type de thermosiphon. L’impact de la variation des paramètres d’opération sur les performances thermiques du thermosiphon a été mesuré. Contrairement à la température d’entrée et le débit de l’écoulement refroidissant le dissipateur thermique, le taux de remplissage n’a pas eu d’effet significatif sur les performances thermiques. L’augmentation du débit et la réduction de la température de l’écoulement n’ont pas eu le même effet sur les performances thermiques ainsi que sur les conditions (température et pression) à l’intérieur du thermosiphon. Le modèle analytique, à l’aide d’un seul paramètre libre, a prédit la température à l’intérieur du thermosiphon avec une racine de l'erreur quadratique moyenne (root-mean square error) de 1.8°C et une erreur maximale de 5.3°C pour toutes les conditions de test. Le paramètre libre a seulement été utilisé pour les tests qui avaient le plus bas débit de l’écoulement refroidissant le dissipateur thermique