20151

۲۰۱۵۱

طراحي و ساخت لوله حرارتي نوساني حاوي نانوسيال و بررسي شرايط كاركرد آن در زواياي مختلف قرارگيري

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۷/۳۰

دكتر روح اله احمدي

فناوري هاي نوين

با پيشرفت تكنولوژي و كوچك‌تر شدن تجهيزات و همچنين افزايش توان و بهره‌وري، نياز به انتقال گرما در سطوح كم، روز به روز بيشتر احساس مي‌شود. يكي از جديد‌ترين تكنولوژي‌ها در اين زمينه، لوله‌هاي حرارتي نوساني مي‌باشد كه امكان انتقال توان بالايي را در سطح كمي دارا هستند. لوله‌هاي حرارتي نوساني يك وسيله انتقال حرارت دو فازي با بازدهي بالاست كه اولين بار توسط آكاچي در سال 1990 پيشنهاد شد. با اينكه لوله‌هاي حرارتي نوساني به عنوان يك زير كلاس از خانواده لوله‌هاي حرارتي مي‌باشد، اين نوع، ويژگي‌هاي جديدي نسبت به نوع سنتي ارائه كرد. لوله‌هاي حرارتي نوساني با لوله‌هاي حرارتي معمولي در طراحي و مشخصه‌هاي عملكرد، متفاوتند. ساختمان آنها متشكل از لوله باريك يكپارچه با پيچ و خمهاي زياد و اواپراتور و كندانسوري است كه در دو سمت آن قرارگرفته است. مكانيزم‌هاي ممكن براي انتقال حرارت در اين لوله‌ها از طريق جذب گرما براي افزايش دما و همچنين تغيير فاز سيالي است كه در داخل اين لوله قرار دارد؛ كه با جابجايي اين ماده در طول لوله، گرما از يك سمت به سمت ديگر منتقل مي‌شود. ساختار ساده و ارزان قيمت، واكنش حرارتي سريع و توانايي انتقال حرارت بالا، باعث شده كه اين نوع از لوله‌هاي حرارتي مورد توجه ويژه‌اي قرار بگيرند. در اين پايا‌ن‌نامه با ساخت نمونه‌اي آزمايشگاهي از لوله حرارتي نوساني، ويژگي‌هاي انتقال حرارت آن در زوايا و درصد‌هاي پرشدگي مختلف تست شده است. همچنين به عنوان نوآوري بهبود انتقال حرارت در صورت استفاده از نانوسيال گرافن به جاي آب نيز بررسي شده است. نتايج حاصل از اين تحقيق آزمايشگاهي نشان مي‌دهد كه به صورت كلي هرچقدر سيستم به شرايط عمودي نزديك شود، در حالتي كه گرمكن پايين باشد، كارايي دستگاه بهتر است و افزايش درصد پرشدگي براي غلبه بر كاهش توانايي سيستم در حالت افقي/ نزديك به افق مي تواند مفيد باشد. همچنين استفاده از گرافن نيز همانند افزايش درصد پرشدگي، توانايي انتقال حرارت سيستم را افزايش مي‌دهد. بيشترين ميزان بهبود با نانوسيال در پرشدگي 60 درصد اتفاق افتاده است ولي بهترين انتقال حرارت مطلق در پرشدگي ۸۰ درصد در سيستم مشاهده گرديده است. همچنين نتايج نشان دادند كه در پرشدگي‌هاي بالاتر، بهبود انتقال حرارت در صورت استفاده از نانو سيال بيشتر زواياي نزديك به افق مي باشد.

1397/12/18

Design and Manufacturing of Oscillating Heat Pipe Containing Nanofluid and Studying its Operating Conditions at Different Inclination Angles

10/22/2019 12:00:00 AM

With the advancement of technology and reduce of equipment size, as well as increasing power and productivity, the need for high flux heat transfer in small area is a necessary, nowadays. One of the newest technologies in this field is oscillating heat pipes that allows high flux heat transfer. The oscillating heat pipe is a high-efficiency two-phase heat transfer device, first proposed by Akachi in 1990. Although the oscillating heat pipes are a subclass of the family of thermal pipes, this type offers new features than traditional ones. Their structure consists of a long tube with a condenser and evaporator that is located on both ends sides. The possible mechanisms for heat transfer is heat absorption to increase the temperature, as well as the working fluid phase change. Simple and inexpensive structure, fast thermal reaction and high heat transfer ability make this type of heat pipe very attractive. In this thesies, the effect of inclination angle and filling ratio on the heat transfer characteristics and resistance of an oscillating heat pipe constructed partly by copper and glass containing graphene nanoparticles has been investigated. The results of this experimentally investigation shows that in general, by having water as working fluid, approaching the vertical angles, when heater is blow the condenser, the performance of the device is better while increasing the filling ratio can improve the heat conductivity in all cases specifically in the horizontal / close to the horizon inclinations. In case of usage of graphene-water nanofluid as working fluid, the highest improvement was achieved with 60% filling ratio, but the best heat transfer performance was observed in 80% filling ratio. Also, in higher filling ratios, inclination angles near the horizon showed better improvements in heat transfer conductivity in the case of using nanofluid.