Главная
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2021, № 5-6, с. 46-52.
DOI: 10.15222/TKEA2021.5-6.46
УДК 536.248.2
Візуалізація процесів пароутворення у двофазному термосифоні за різної його орієнтації в просторі
(українською мовою)
Мельник Р. С., Ліпніцький Л. В., Ніколаєнко Ю. Є., Кравець В. Ю., Пекур Д. В.*

Україна, м Київ, КПІ ім. Ігоря Сікорського, *ІФН ім. В. Є. Лашкарьова НАН України.

Досліджено вплив орієнтації в просторі двофазного скляного термосифона, заповненого етанолом, на процеси пароутворення за потужності нагрівача 30 Вт за вихідного коефіцієнта заповнення зони випаровування 100%. Проведено відеозйомку процесів пароутворення з частотою 240 кадрів за секунду з наступним розділенням отриманих даних на окремі кадри. Виявлено, що у разі інтенсивного кипіння за кутів нахилу термосифона 5—45° певна частина теплоносія завжди знаходиться поза межами зони нагріву, що зменшує її фактичний коефіцієнт заповнення. Чим менше кут нахилу, тим ця частина більше, а коли він складає 5°, зона нагріву в певні проміжки часу повністю осушується, що може призводити до передчасних кризових явищ.

Ключові слова: термосифон, орієнтація в просторі, візуалізація, генерація пари.

Дата подання рукопису 21.09 2021
Використані джерела
  1. Mudawar I. Assessment of high-heat-flux thermal management schemes. IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 2001, vol. 24, iss. 2, pp. 122-141. https://doi.org/10.1109/6144.926375
  2. Aranzabal I., Alegria I.M., Delmonte N. et al. Comparison of the heat transfer capabilities of conventional single-phase and two-phase cooling systems for electric vehicle IGBT power module. IEEE Transactions on Power Electronics, 2019, vol. 34, iss. 5, pp. 4185-4194. https://doi.org/10.1109/TPEL.2018.2862943
  3. Nikolaenko Y.E., Alekseik E.S., Kozak D.V., Nikolaienko T.Y. Research on two-phase heat removal devices for power electronics. Thermal Science and Engineering Progress, 2018, vol. 8, pp. 418-425, https://doi.org/10.1016/j.tsep.2018.09.012
  4. Безродный М.К., Пиоро И.Л., Костюк Т.О. Процессы переноса в двухфазных термосифонных системах. Теория и практика. Киев, Факт, 2005, 704 с.
  5. Кравець В.Ю. Теплообмін в мініатюрних випаровувально-конденсаційних системах охолодження. Автореф. дис. … д.т.н., спец. 05.14.06, Київ, 2016, 41 с. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/18462
  6. Kravets V., Alekseik Ye., Alekseik O. et al. Heat pipes with variable thermal conductance property developed for space applications. Joint 18th IHPC and 12th IHPS, Jeju, Korea, 2016, pp. 103-110. https://www.researchgate.net/publication/312017754
  7. Xie D., Sun Y., Wang G. et al. Significant factors affecting heat transfer performance of vapor chamber and strategies to promote it: A critical review. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, vol. 175, art. no. 121132. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121132
  8. Siedel S., Robinson A.J., Kempers R., Kerslake S. Development of a naturally aspired thermosyphon for power amplifier cooling. Journal of Physics: Conference Series, 2014, vol. 525, no. 1, art. no. 012007. https://doi.org/10.1088/1742-6596/525/1/012007.
  9. Nadjahi C., Louahlia-Gualous H., Le Masson S. Experimental study and analytical modeling of thermosyphon loop for cooling data center racks. Heat and Mass Transfer, 2020, vol. 56, pp. 121-142. https://doi.org/10.1007/s00231-019-02695-x
  10. Li J., Tian W., Lv, L. A thermosyphon heat pipe cooler for high power LEDs cooling. Heat Mass Transfer, 2016, vol. 52, рр. 1541-1548. https://doi.org/10.1007/s00231-015-1679-z
  11. Wu Y., Zhang Z., Li W., Xu D. Effect of the inclination angle on the steady-state heat transfer performance of a thermosyphon. Аpplied Sciences, 2019, vol. 9, art. no.3324. https://doi.org/10.3390/app9163324
  12. Alammar A.A., Al-Dadah R.K., Mahmoud S.M. Numerical investigation of effect of fill ratio and inclination angle on a thermosiphon heat pipe thermal performance. Applied Thermal Engineering, 2016, vol. 108, pp. 1055-1065. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.07.163
  13. Payakaruk T., Terdtoon P., Ritthidech S. Correlations to predict heat transfer characteristics of an inclined closed two-phase thermosyphon at normal operating conditions. Applied Thermal Engineering, 2000, vol. 20, iss. 9, pp. 781-790. https://doi.org/10.1016/S1359-4311(99)00047-2
  14. Smith K., Robinson A. J., Kempers R. Confinement and vapour production rate influences in closed two-phase reflux thermosyphons Part B: heat transfer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, vol. 120, рр.1241-1254. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.12.046
  15. Smith K., Kempers R., Robinson A.J. Confinement and vapour production rate influences in closed two-phase reflux thermosyphons Part A: flow regimes. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, vol. 119, рр. 907-921. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.10.049
  16. Sichamnan S., Chompookham T., Parametthanuwat T. A case study on internal flow patterns of the two-phase closed thermosyphon (TPCT). Case Studies in Thermal Engineering, 2020, vol. 18, рр. 100586. https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100586
  17. Shiraishi M., Terdtoon P., Murakami M. Visual study on flow behavior in an inclined two-phase closed thermosyphon. Heat Transfer Engineering, 1995, vol. 16, no. 1, pp. 53—59. URL: https://doi.org/10.1080/01457639508939845
  18. Kim Y., Shin D.H., Kim J.S. et al. Boiling and condensation heat transfer of inclined two-phase closed thermosyphon with various filling ratios. Applied Thermal Engineering, 2018, vol. 145, pp. 328-342. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.09.037
  19. Таблицы физических величин: Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. Москва, Атомиздат, 1976, 1008 с.
  20. Толубинский В.И., Антоненко В.А., Кривешко А.А., Островский Ю.Н. Подавление пузырькового кипения в неподвижной пленке жидкости. Теплофизика высоких температур, 1977, т. 15, № 4, с. 822-827.