INTERNAL FLOW PATTERNS CONDENSER SECTION ON HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF TWO-PHASE CLOSED RECTANGULAR CROSS SECTIONAL AREA THERMOSYPHON

Abstract

This thesis studies the internal flow patterns in the condenser and evaporator sections that affect the heat transfer characteristics of a rectangular two-phase closed thermosyphon (RTPCT) with wetting contact lines and cross-sectional dimensions X and Y of 25.2 mm. The aspect ratios (AR) are 5, 10, and 20, with inclination angles of 70°, 80°, and 90°. The temperature of the evaporator is 50, 70, and 90 °C; the condenser temperature is constant at 20°C. The working fluids are 1. deionized water (DI), 2. deionized water (DI) mixed with silver nanoparticles at a concentration of 0.5 wt% (NP) containing 1 wt% oleic acid (OA); the NP is mixed with potassium oleate at a concentration of 1 wt% (OAK+), and 3. ethanol filled at 50 % of the evaporator volume. The experimental results show that at an evaporator temperature of 50 °C, there is no flow in both sections. At evaporator temperatures of 70 and 90 °C, the condenser section exhibits the following flow patterns depending on the aspect ratios (AR) of 5, 10, and 20. Working fluid deionized water (DI) and ethanol found dropwise flow (DW), film-wise (FW), and reverse flow (RV). Working fluid deionized water (DI) mixed with silver nanoparticles at a concentration of 0.5 wt% (NP) containing 1 wt% oleic acid (OA); NP mixed with potassium oleate at a concentration of 1 wt% (OAK+) found fluctuating (FL), droplet-wise (DW), and reverse flow (RV). In the evaporator section, with working fluid deionized water (DI) At aspect ratio (AR) 5 found bubble flow (BF), slug flow (SF), and churn flow (CF) were found. At aspect ratios (AR) of 10 and 20 found bubble flow (BF), slug flow (SF), churn flow (CF), and annular flow (AF) were found. At evaporator temperature 90°C found stratified flow (STF) was found. At inclination angles of 70° and 80°, with working fluids ethanol and deionized water (DI) mixed with silver nanoparticles at a concentration of 0.5 wt% (NP) containing 1 wt% oleic acid (OA); NP mixed with potassium oleate at a concentration of 1 wt% (OAK+), and aspect ratios (AR) of 5, 10, and 20 found bubble flow (BF) and churn flow (CF) are observed. These provide better momentum flux in the liquid and vapor phases than using deionized water (DI) and ethanol alone. The inclination angle of 80° provides a higher heat transfer rate than 70° and 90°. The maximum heat transfer rate per unit area is 8.16 kW/m².

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษารูปแบบการไหลภายในของส่วนควบแน่นและส่วนทำระเหยที่มีผลต่อคุณลักษณะการถ่ายเทความร้อนของเทอร์โมไซฟอนพื้นที่หน้าตัดสี่เหลี่ยมแบบปิดสองสถานะ (RTPCT) เส้นสัมผัสเปียก ขนาด X และ Y 25.2 mm อัตราส่วนสนทัด (AR) 5, 10 และ 20 มุมเอียง 70, 80 และ 90° อุณหภูมิส่วนทำระเหย 50, 70 และ 90 °C.อุณหภูมิส่วนควบแน่นคงที่ 20 °C สารทำงาน 1.น้ำปราศจากไอออน (DI) 2.น้ำปราศจากไอออน (DI) ผสมผงเงินระดับอนุภาคนาโนที่ความเข้มข้น 0.5 wt% (NP) ที่มีกรดโอเลอิก 1 wt% (OA) NP ผสมกับโพแทสเซียมโอลีเอต ความเข้มข้น 1 wt% (OAK+) 3.เอทานอล อัตราการเติม 50 % ของส่วนทำระเหย ผลการทดลองพบ อุณหภูมิส่วนทำระเหย 50 °C ไม่มีการไหลทั้งสองส่วน อุณหภูมิส่วนทำระเหย 70 และ 90°C การไหลส่วนควบแน่น อัตราส่วนสนทัด (AR) 5, 10 และ 20 สารทำงาน น้ำปราศจากไอออน (DI) และเอทานอล พบ แบบหยด (DW), แบบฟิล์ม (FW) และแบบย้อนกลับ (RV). สารทำงาน น้ำปราศจากไอออน (DI) ผสมผงเงินระดับอนุภาคนาโนที่ความเข้มข้น 0.5 wt% (NP) ที่มีกรดโอเลอิก 1 wt% (OA) NP ผสมกับโพแทสเซียมโอลีเอต ความเข้มข้น 1 wt% (OAK+) พบ แบบผันผวน (FL), แบบหยด (DW) และแบบย้อนกลับ(RV). การไหลส่วนทำระเหย สารทำงาน น้ำปราศจากไอออน (DI) อัตราส่วนสนทัด (AR) 5 พบ แบบฟอง (BF) , แบบก้อน (SF) และแบบโพรง (CF). อัตราส่วนสนทัด (AR) 10 และ 20 พบแบบฟอง (BF) , แบบก้อน (SF), แบบโพรง (CF) และแบบวงแหวน (AF). อุณหภูมิส่วนทำระเหย 90 °C พบ แบบแยกชั้น (STF). มุมเอียง 70 และ 80° สารทำงาน เอทานอล และน้ำปราศจากไอออน (DI) ผสมผงเงินระดับอนุภาคนาโนที่ความเข้มข้น 0.5 wt% (NP) ที่มีกรดโอเลอิก 1 wt% (OA) NP ผสมกับโพแทสเซียมโอลีเอต ความเข้มข้น 1 wt% (OAK+) อัตราส่วนสนทัด (AR) 5, 10 และ 20 พบ แบบฟอง (BF) และแบบโพรง (SF). ให้ค่าโมเมนตัมฟลักซ์สถานะของเหลวและไอดีกว่า น้ำปราศจากไอออน (DI) และเอทานอล มุมเอียง 80° ให้อัตราการถ่ายเทความร้อนสูงกว่ามุมเอียง 70 และ 90° อัตราการถ่ายเทความร้อนต่อหน่วยพื้นที่สูงสุด 8.16 kW/m²