Візуалізація процесів пароутворення у двофазному термосифоні за різної його орієнтації в просторі
Анотація
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.
Посилання
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
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
Nikolaenko Yu. E., Alekseik E.S., Kozak D.V., Nikolaienko T.Yu. 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
Bezrodniy M.K., Pioro I.L., Kostyuk T.O. Protsessy perenosa v dvukhfaznykh termosifonnikh sistemakh. Teoriya i praktika. [Transfer processes in two-phase thermosiphon systems. Theory and practice]. Kiyev, Fakt, 2005, 704 p. (Rus)
Kravetsʹ V. Yu. Teploobmin v miniatyurnykh vyparovuvalʹno-kondensatsiynykh systemakh okholodzhennya [Heat transfer in miniature evaporation-condensation cooling systems] Dr. tech. sci. diss. abstr., Kyiv, 2016, 41 p. (Ukr) https://ela.kpi.ua/handle/123456789/18462
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Tablitsy fizicheskikh velichin: Spravochnik [Tables of physical quantities: a handbook]. Ed by. I.K. Kikoin. Moscow, Atomizdat, 1976, 1008 p. (Rus)
Tolubinskiy V.I., Antonenko V.A., Kriveshko A.A., Ostrovskiy Yu.N. [Suppression of nucleate boiling in a stationary liquid film]. Teplofizika vysokikh temperatur, 1977, vol. 15, no 4, pp. 822–827. (Rus)
Авторське право (c) 2021 Мельник Р. С., Ліпніцький Л. В., Ніколаєнко Ю. Є., Кравець В. Ю., Пекур Д. В.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
