การเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของเทอร์โมไซฟอนหน้าตัดแบนด้วยการใช้ผงทองแดงกับน้ำ เป็นสารทำงาน

Abstract

บทคัดย่อ        งานวิจัยนี้เป็นการนําเสนอคุณลักษณะทางความร้อนของเทอร์โมไซฟอนหน้าตัดแบน (FTPCT) ที่ใช้ copper nano-water เป็นสารทํางาน ท่อทองแดงมาตรฐานหน้าตัดกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 25 มิลลิเมตร ถูกทําการลดหน้าตัดเพื่อให้เป็นเทอร์โมไซฟอนหน้าตัดแบนซึ่งมีขนาดความแบนเป็น y เท่ากับ 13 มิลลิเมตร ส่วนทําระเหย ส่วนกันความร้อน และส่วนควบแน่นของเทอร์โม ไซฟอนหน้าตัดแบน ยาว 300, 300 และ 380 มิลลิเมตร ตามลําดับ การทดลองได้ทําในกรณีที่แตกต่างกันสามเงื่อนไข ดังนี้ (1) ไม่เติมสารทํางาน (2) เติมน้ำสารเป็นทํางาน และ (3) ใช้ copper nano-water เป็นสารทํางาน ซึ่งส่วนทําระเหยของเทอร์โมไซฟอนหน้าตัดแบนจุ่มในอ่างน้ำร้อนที่มีการเปลี่ยนอุณหภูมิในช่วง Tb เท่ากับ 65 ถึง 85 องศาเซลเซียส และน้ำ ณ อุณหภูมิบรรยากาศปกติ (29-32 องศาเซลเซียส) ได้ใช้ระบายความร้อนส่วนควบแน่นด้วยอัตราการไหลเชิงปริมาตรคงที่ 0.4 LPM ผลการทดลองพบว่า อุณหภูมิผิว (Tw) และ ฟลักซ์ความร้อน (qout) ของเทอร์โมไซฟอนหน้าตัดแบนเพิ่มขึ้นตาม Tbและ ในขณะที่ความต้านทานความร้อน (R) ลดลงตาม Tb นอกจากนี้ยังพบว่าค่า qout สูงสุดเกิดขึ้นในการทดลองที่อุณหภูมิ Tb เท่ากับ 85 องศาเซลเซียส ซึ่งใช้ copper nano-water เป็นสารทํางาน ได้ค่าเป็น 24.62 kW/m2สําหรับในกรณีไม่เติมสารทํางาน และเติมน้ำเป็นสารทํางาน พบว่ามีค่า qout เป็น 13.73 และ 18.45 kW/m2ตามลําดับ สมรรถนะทางความร้อนของเทอร์โมไซฟอน หน้าตัดแบนสามารถเพิ่มขึ้นโดยการเติมผง ทองแดง ลงในน้ำเหลวที่ใช้เป็นสารทํางาน สิ่งที่สังเกตได้ชัดเจนอีกประการหนึ่งพบว่า การใช้สมการของ Noie (Noie, S.H. 2005) คํานวณค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนในส่วนทําระเหยของเทอร์โมไซฟอนหน้าตัดแบน ในกรณีเติม copper nano-water เป็นสารทํางานค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนสูงกว่าการใช้น้ำเป็นสารทํางาน 98.43% ABSTRACT            This research presents heat transfer characteristics of flat two phase closed thermosyphon (FTPCT) with copper nano-water mixture as working fluid. A standard circular copper tube with inside diameter of 25 mm was reformed its cross sectional area for the FTPCT, which flattened tube is y = 13 mm. An evaporator, adiabatic and condenser lengths of the FTPCT are 300, 300 and 380 mm, respectively. The experiments were performed with different conditions: without working fluid, water as working fluid, and copper nano powder-water mixture as working fluid. Theevaporator length was immersed in hot water which the temperatures of hot water in bath were vary in the range of 65 to 85OC. Water at atmosphere temperature (29-32oC) was used for cooling of the condenser with constant the volumetric flow rate of 0.4 LPM. The results, the wall temperature (Tw) and heat flux (qout) of FTPCT increase with bath temperature, and thermal resistance (R) decreases with bath temperature. Moreover, maximum heat flux of FTPCT was occurred in the case of Tb equal 85oC, filled copper nano powder-water as working fluid, is 24.62 kW/m2. The FTPCT without working fluid and with water as working fluid were heat flux of 13.73 and 18.45 kW/m2, respectively. The thermal performance of FTPCT can be enhanced by added the copper nano powders in liquid water for working fluid. Remarkably, calculation of convective heat transfer coefficient (he) in evaporator section of FTPCT by using Noie’s equation (Noie, S.H. (2005), case of the copper nano-water mixture as working fluid is higher heat transfer coefficient than only water as working fluid around 98.43%.