Effect of inclination angles and operating temperature to performance heat transfer of heat pipe using TiO2 and Co3O4 on working fluids

Abstract

Heat pipes have been developed quickly to find solutions for thermal engineering. Seriously with the problem of heating equipment so that the heat pipe has higher working efficiency The closed loop oscillating heat pipe with check valve, which is a very interesting heat transfer device because it provides high heat transfer values and does not rely on energy from the outside. The heat is transmitted from the evaporator to the condenser by the vibrating working fluid moving inside the pipe with axial direction.

The objective of this thesis is to study the effect of temperature, inclination angle and working substance on the heat transfer rate, Heat flux and thermal efficiency of the closed loop oscillating heat pipe with check valve (CLOHP / CV) made from copper tubing with an internal diameter of 2 mm. The tube had 24 meandering turns. The wind speed was controlled at 1 meter per second. The length of the evaporator section and condenser section was 200 mm. The length of the adiabatic section was 100 mm. Deionized water and titanium dioxide were used as working fluids with a filling ratio of 50% of the total volume of the tube. The concentration of titanium dioxide nanofluid was 1 %w/v. The operating temperatures for the evaporator section were 30, 40, 50, 60, 70, 80 and 90 °C. The inclination angle is divided into 2 cases (1) Bottom Heat Mode was 0, 20, 40, 45, 60, 80 and 90 degrees from the horizontal (2) The heat module is at the top (Top Heat Mode) was -90 -80 -60 -45 -40 and -20 degrees from the horizontal Condenser air speed 1 meter per second From the tests, it was found that the CLOHP / CV using Co3O4 as a working fluid resulted in the heat transfer rate. Heat transfer flux and the heat efficiency is higher than TiO2 and Di-water respectively. As for the effect of temperature, when the temperature increases from 30, 40, 50, 60, 70, 80 to 90 degrees Celsius, resulting in the heat transfer rate Heat transfer flux and the heat efficiency was higher respectively and found the highest value at 90 degree Celsius. In addition, it was found that the heat mode is in the bottom position (Bottom Heat Mode) resulting in the heat transfer rate, Heat flux And thermal efficiency higher the heat mode is in the top position (Top Heat Mode) and the best working inclination angle is the 90 degree tilt angle from the horizontal level. When the angle of inclination decreases, the heat transfer performance will be decreased respectively.

ท่อความร้อนได้ถูกพัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อแก้ไขหาทางวิศวกรรมทางความร้อน อย่างจริงจังกับปัญหาที่เกิดขึ้นของอุปกรณ์ด้านความร้อนเพื่อให้ท่อความร้อนมีประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้น ท่อความร้อนแบบสั่นวงรอบติดตั้งวาล์วกันกลับจึงเป็นอุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนที่มีความน่าสนใจเป็นอย่างมากเพราะให้ค่าการถ่ายเทความร้อนที่สูงและไม่อาศัยพลังงานจากภายนอน โดยความร้อนจะถูกส่งผ่านจากส่วนทำระเหยไปยังส่วนควบแน่นโดยการสั่นของสารทำงานที่เกิดการเคลื่อนที่ภายในท่อที่มีทิศทางในแนวแกน

วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลอุณหภูมิ มุมเอียง และสารทำงาน ที่มีผลต่ออัตราการถ่ายเทความร้อน ฟลักซ์การถ่ายเทความร้อน ประสิทธิผลทางความร้อนของท่อความร้อนแบบสั่นวงรอบที่ติดตั้งวาล์วกันกลับ แบบมีครีบ โดยท่อ CLOHP/CV ทำจากท่อทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.0 มิลลิเมตร รัศมีของครีบ 0.5 เซนติเมตร จำนวนโค้งเลี้ยว 24 โค้งเลี้ยว ความยาวส่วนทำระเหย ส่วนควบแน่น 200 มิลลิเมตร ส่วนกันความร้อน 100 มิลลิเมตร ใช้ Co3O4, TiO2 และ Di-water เป็นสารทำงาน โดยมีอัตราการเติมสาร 50 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตรทั้งหมดภายในท่อ อุณหภูมิส่วนทำระเหย 30 40 50 60 70 80 และ 90 องศาเซลเซียส มุมเอียงทำงานในการทดสอบแบ่งเป็น 2 กรณี (1) โมดความร้อนอยู่ตำแหน่งล่าง (Bottom Heat Mode) คือ 0 20 40 45 60 80 และ 90 องศาจากแนวระดับ (2) โมดความร้อนอยู่ตำแหน่งบน (Top Heat Mode) คือ -90 -80 -60 -45 -40 และ -20 องศาจากแนวระดับ ความเร็วอากาศส่วนควบแน่น 1 เมตรต่อวินาที จากการทดสอบพบว่าท่อ CLOHP/CV ที่ใช้ Co3O4 เป็นสารทำงาน ส่งผลให้อัตราการถ่ายเทความร้อน ฟลักซ์การถ่ายเทความร้อน และประสิทธิผลทางความร้อนสูงกว่า TiO2 และ Di-water ตามลำดับ ส่วนผลส่วนผลของอุณหภูมิเมื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก 30, 40, 50, 60, 70, 80 ถึง 90 องศาเซลเซียส ส่งผลให้อัตราการถ่ายเทความร้อน ฟลักซ์การถ่ายเทความร้อน และประสิทธิผลทางความร้อนสูงขึ้นตามลำดับและพบว่ามีค่าสูงที่สุดที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังพบว่าโมดความร้อนอยู่ตำแหน่งล่าง (Bottom Heat Mode) ส่งผลให้อัตราการถ่ายเทความร้อน ฟลักซ์การถ่ายเทความร้อน และประสิทธิผลทางความร้อนสูงกว่า โมดความร้อนอยู่ตำแหน่งบน (Top Heat Mode) และมุมเอียงทำงานที่ดีที่สุดคือมุมเอียง 90 องศาจากแนวระดับ เมื่อมุมเอียงทำงานลดลงส่งผลให้ค่าสมรรถนะการถ่ายเทความร้อนจะต่ำลง ตามลำดับ