Influence of Fluid Charge Rate on Gravity Assisted Heat Pipe Performance at Low Temperatures

Abstract

The heat pipe is an effective heat transfer device. Thermosyphon is a closed, vacuumed, fluid contained and generally pipe shaped heat transfer device. It ensures high heat transfer even at very low temperature differences. Heat pipes have very wide utilization fields. Therefore, many studies have been carried out to improve the thermal performances of heat pipes. In this study, the effect of the fluid charge rate on the operation of the heat pipe was examined. To do this, a heat pipe model with a diameter of 25 mm was created. The heat pipe's evaporator, condenser and adiabatic lengths are 2m, 1m and 0.1m respectively. The heat pipe has been examined for various fluid charge rates and different heat source temperatures. The increase in fluid charge rate has been seen to have a negative impact on the operation of the heat pipe, particularly at low temperatures. In addition, at low temperatures the acetone performed better heat transfer than the methanol. At high temperatures, the methanol performed better heat transfer than the acetone.

Keywords

• Fluid charge rate,Heat pipe,Thermosyphon,Working Fluid

Akışkan Şarj Oranının Düşük Sıcaklıklarda Yerçekimi Destekli Isı Borusu Performansına Etkisi

Abstract

Isı borusu etkili bir ısı transfer cihazıdır. Isı borusu vakum prosesi uygulanmış her tarafı kapalı olan içerisinde kapiler yapıda fitil yerleştirilmiş ya da oluşturulmuş ve belirli miktarda iş akışkanı bulunan genellikle boru şeklinde bir sistemdir. Çok düşük sıcaklık farklılıklarında bile yüksek miktarda ısı transferi gerçekleştirir. Isı boruları çok geniş kullanım alanlarına sahiptir. Bu yüzden Isı boruların ısıl performansların iyileştirilmesi için ilgili birçok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada, akışkan şarj oranının ısı borusunun performansına etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla çapı 25 mm olan bir ısı borusu modeli oluşturuldu. Isı borusunun evaporatör, kondenser ve adyabatik uzunlukları sırasıyla 2m, 1m ve 0.1m'dir. Çalışmada iş akışkanı olarak aseton ve metanol kullanılmıştır. Isı borusu farklı akışkan şarj oranları ve farklı ısı kaynağı sıcaklıkları için incelenmiştir. Akışkan şarj oranının artmasının, özellikle düşük ısı kaynağı sıcaklıklarında, ısı borusunun performansına olumsuz bir etkisi olduğu görülmüştür. Ayrıca, düşük ısı kaynaklarında aseton metanolden daha iyi ısı transferi gerçekleştirmiştir. Yüksek ısı kaynağında ise metanol asetondan daha yüksek oranda ısı transferi gerçekleştirmiştir.

Keywords

• Akışkan Şarj oranı,Isı borusu,Termosifon,İş Akışkanı

References

1. REFERENCESBezrodnyı, M. K., Alekseenko, D. B., (1977). Investigation of the critical region of heat and mass transfer in low-temperature wickless heat pipes. High Temperature, 15,309-313.
2. Çengel, Y. A., (2011). Isı ve kütle transferi. Güven Kitabevi, 879s, İzmir.
3. ESDU 80017 (2005). Thermophysical properties of heat pipe working fluids: Operating range between 60 °C and 300 °C. ESDU, 2005-2. London.
4. ESDU 81038., (2005). Heat pipes performance of two-phase closed thermosyphons. ESDU, 2005-2, London.
5. Faghri A., (1995). Heat Pipe Science and Technology. Taylor and Francis, 874p. London.
6. Genceli, F. O., (2010). Isı değiştiricileri. Birsen yayınevi, 421s, İstanbul.
7. Joudi, K., Witvit, A., (1993). Improvements of gravity assisted wickless heat pipes. Energy Conversion Management, 41, 2041–2061.
8. Nguyen-chi, H., Groll, M., (1981). Entrainment or flooding limit in a closed two-phase thermosyphon. Advances in Heat Pipe Technology: IV International Heat Pipe Conference, London, September 1981. Pergamon Press, Oxford, 1982.

9. Özsoy, A., (2005). Isıtma sistemlerinden ısı geri kazanımında isı boruların uygulanabilirliği, ekserji ve ekonomik analizi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 109s, Isparta.
10. Peterson G.P., (1994). An introduction to heat pipes modeling, testing, and applications. John Wiley and Sons, 356p. New York.
11. Reay, D., Kew, P., (2006). Heat pipes theory, design and applications. Butterworth Heinemann, 367, Oxford.
12. Şimşak, O., (2009). Isı geri kazanım amaçlı ısı borusu performansının deneysel olarak incelenmesi. Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 59s. Karabük.