Enhancement of flow boiling heat transfer in microchannels by nano- and micro-surface treatments

Amélioration du transfert thermique en ébullition convective dans les microcanaux par nano- et micro-structurations de surface

¹ UniversitéJoseph Fourier, LEGI, BP 53, 38041 Grenoble Cedex 9, France
² LITEN/LETH, CEA Grenoble, 17 rue des martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France
³ LITEN/LTS, CEA Grenoble, 17 rue des martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9, France

^a Corresponding author: haitrieu.phan@laplace.univ-tlse.fr

Received: 19 April 2011
Accepted: 14 May 2011

Abstract

This paper investigates the flow boiling heat transfer in microchannels with the aim of developing compact cooling systems which can be adapted to miniaturized power components. Nano- and micro-surface treatments were used as innovative techniques to improve the heat transfer performance as well as to delay the intermittent dryout. It was observed that the micro-structured surfaces show significant enhancements (up to 85%) in heat transfer compared to the smooth surfaces. Especially, using the highly-wetted structured surface, the intermittent dryout is improved.

Résumé

Cet article présente nos études sur le transfert thermique en ébullition convective dans les microcanaux dont l’objectif est de développer des systèmes de refroidissement compacts qui peuvent s’adapter aux composants de puissance miniaturisés. Les nano- et micro-structurations de surface ont été utilisées comme des techniques innovantes permettant d’améliorer la performance de transfert thermique et de retarder le phénomène d’assèchement intermittent. Il a été observé que les surfaces contenant des microstructures ont de meilleurs coefficients de transfert thermique par rapport aux surfaces lisses (jusqu’à 85 % d’amélioration). En particulier, en rendant cette surface structurée plus mouillante, l’assèchement intermittent a significativement retardé.