In this study, the effects of pulsating heat pipes(PHPs) with artificial cavities on thermal performance and flow characteristics were investigated. Using MEMS techniques, silicon-based MPHPs with artificial cavities inside the channel were fabricated. The MPHP had rectangular channels which were engraved on a silicon wafer with a thickness of 1mm. The width and height of the micro-channels are 1 mm and 0.5 mm. The etched micro-channels were covered with Pyrex glass with a thickness of 1mm using anodic bonding. 4 different cases of PHP with artificial cavities were fabricated. PHPs with artificial cavities promoted nucleation and showed early startup. Furthermore, the effects of the size of the cavities on the thermal performance of PHPs were investigated. As the size of the cavities increased, early startup was observed. Moreover, activated artificial cavities increased the amplitude of displacement of the meniscus to enhance the thermal performance of the PHPs. Artificial cavities decreased the startup temperature and temperature during normal operation.
본 연구는 PHP 채널 내부에 인공의 캐비티를 제작하여 인공의 캐비티가 PHP의 열성능과 유동특성에 주는 영향을 분석하였다. MEMS 기술을 이용하여 채널 내부의 인공의 캐비티를 포함한 실리콘 기반의 MPHP를 제작하여 실험을 수행하였다. MPHP는 사각형의 채널모양을 가지며 1 mm 두께의 실리콘 기판에 식각되었다. 채널의 너비와 깊이는 각각 1 mm와 0.5 mm로 제작되었으며 식각된 마이크로 채널은 anodic bonding을 이용하여 1 mm 두께의 Pyrex 유리로 부착하였다. 또한 4 가지의 다른 종류의 인공의 캐비티를 가진 PHP가 제작되었다. 캐비티가 있는 PHP의 경우 핵형성이 쉽게 일어났고 이로 인해 더 낮은 입열량에서 startup 하였다. 또한 캐비티의 크기에 따라 PHP 주는 영향을 파악하였다. 캐비티의 크기가 커짐에 따라 더 일찍 startup 하였으며 캐비티가 활성화 되었을 때 크기에 상관없이 진동의 진폭을 증가시킴으로써 열성능이 크게 향상되었다. 인공의 캐비티가 있는 PHP의 경우 startup 직전 온도와 정상진동운동시의 온도가 크게 감소하였다.
