On the interaction of the evaporation and the thermocapillary convection in capillary tubes

¹ School of Eng. Electronics, University of Edinburgh, Kings Building, Edinburgh, EH9 3JL, UK
² LEEVAM-LEEE, Université de Cergy Pontoise, 95031 Neuville sur Oise, France
³ SPCTS, UMR CNRS 6638, Faculté Sciences et Tech., Université de Limoges, 87000 Limoges, France

Corresponding author: ksefiane@ed.ac.uk

Received: 10 October 2003
Accepted: 3 February 2004

Abstract

With the increasing demand for improved electronics cooling, thermal management and cooling techniques have evolved in design and efficiency over the last three decades. The paper focuses on heat pipes as practical as possible inexpensive alternatives to cool electronic components. An analysis of the necessary conditions allowing the appearance of convective motion and its interaction with energy exchange at the liquid/vapour interface is performed. The numerical simulation allows the access to the evaporation profile and its dependence with the operating conditions. The role of the inversion of the thermal distribution on the development and the orientation of the Marangoni cells and the local convection near the contact line is presented.

Résumé

Une revue des techniques de refroidissement des composants électroniques à haute puissance est présentée en précisant le rôle que peuvent jouer les tubes capillaires pour les alternatives futures. L'étude introduit une investigation de l'évaporation dans des tubes capillaires de liquides volatiles. Une approche numérique a permis d'étudier le rôle de l'évaporation dans l'initiation du mouvement de convection dans la phase liquide. Une convection thermocapillaire peut se développer selon le profil d'évaporation imposé le long de l'interface liquide/vapeur. La compréhension de ce mécanisme est très utile pour l'amélioration des performances des tubes capillaires à une échelle microscopique.