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Contrairement aux solutions traditionnelles à ailettes, les dissipateurs en convection naturelle utilisant des mousses métalliques ont des performances indépendantes de l'orientation du radiateur.
La société Temisth et Alvéotec ont réalisé un test permettant de qualifier cette aptitude.

 

Problématique des dissipateurs à ailettes en convection naturelle

En convection naturelle, une ailette est parfaitement parallèle au sens de l'écoulement, c'est à dire verticale. Lorsque l'ailette est orientée, l'échange est fortement perturbé, la puissance totale dissipée est plus faible.

La figure suivante illustre cela. A gauche, l’ailette est dans le sens de l’écoulement, sa surface est pleinement utilisée. A droite, l’ailette est inclinée, son efficacité est réduite.

Avantages des mousses métalliques

Les avantages des mousses métalliques de plusieurs ordres,

  • Des pertes de charge peu élevées
  • Une bonne conductivité de la matrice solide
  • Une surface d'échange développée importante

Le dernier avantage que nous mettons en avant à travers ce test est non négligeable. Contrairement à une extension de surface par ajout d’ailettes, les matériaux cellulaires ouverts ne bloqueront pas l’écoulement, et ce, a priori, quel que soit l’orientation du composant à refroidir. Ce test a été conçu pour quantifier et démontrer cela.

Dispositif expérimental

Voici le schéma du dispositif.

Nous avons utilisé une enceinte qui permet de maintenir la veine d’essais hors des perturbations extérieures, notamment
les courants d’air et les variations de température. Cependant, l’enceinte sera ouverte sur sa partie inférieure afin de permettre une aération.

Un système de contrôle des paramètres et d’acquisition de données permet de maîtriser les tests expérimentaux. Les données d’entrées sont :

  • La puissance électrique de chauffage (flux de chaleur potentiel à évacuer)
  • L’angle que forme la veine d’essais avec la verticale

Les données enregistrées par l’acquisition sont :

  • La puissance thermique dissipée par l’échantillon
  • Les différentes températures de l'enceinte et de l'échantillon

       

 

Résultats

Nous avons testé plusieurs orientations en balayant de 0° jusqu'à 90°. Les résultats sont surprenants car le coefficient d'échange est invariable et cela  selon toutes les inclinaisons (la mousse est multi symétrique).

 

Ce résultat est fort en conséquence car il permet de valider que la performance en convection naturelle des mousses métalliques est indépendante de l'orientation des mousses.

Conclusions

Le produit mousse métallique est aujourd'hui un matériau de rupture qui a des avantages indéniables par rapport aux technologies traditionnelles:

  • La performance de dissipation thermique est supérieure à celle des dissipateurs à ailettes ou des "pin block" (voir Test Piseo)
  • La performance est indépendante de l'orientation du bloc de mousse, ce qui permet d'apporter des solutions simples
  • Contrairement à des picots qui sont forcément posés sur une base et ne peuvent en être dissociés. La mousse permet de laisser
    libre une partie de la base et donc de laisser se développer un écoulement par convection naturelle 

Vous pouvez également consulter l'intégralité de l'étude : Evaluation des performances d’un dissipateur thermique par convection naturelle

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