Вплив режимних та геометричних факторів на теплопередаючі характеристики пульсаційних теплових труб
| dc.contributor.author | Алексеїк, Євгеній Сергійович | |
| dc.contributor.degreedepartment | атомних електричних станцій і інженерної теплофізики | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | теплоенергетичний | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-12-02T08:12:05Z | |
| dc.date.available | 2015-12-02T08:12:05Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Dissertation for the degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.06 – Technical thermal physics and industrial heat-power engineering. – National technical university of Ukraine “Kiev polytechnic institute”, Kiev, 2014. Dissertation is dedicated to experimental investigation of regime and geometric factors influence on heat-transfer characteristics of pulsating heat pipes (PHP). Parameters of investigated glass and copper closed-loop PHP: internal diameter 2,8; 3,1 mm, number of turns 1-10, heat carrier: water, ethanol; heating zone (HZ) length 30, 50 mm, filling ratio 50%. Orientation of PHP: vertical bottom heating and horizontal. Condensation zones (CZ) were cooled by air natural convection at temperatures 20, 30°C. Full picture of heat carrier flow and classification of main operation modes were obtained as results of visualization tests. It was observed, that heat carrier transfer from HZ to CZ is provided by action of nucleation sites (NS) in HZ and pressure drop between HZ and CZ. Returning of heat carrier to HZ is provided by interactions between slugs and plugs, feeding of HZ by liquid film, mechanical action of vapor bubbles, which were detached from NS in HZ and gravitational force action. Main operational modes of PHP, which were distinguished in visualization tests: thermal conductivity heat transfer mode, thermosyphon mode, pulsating mode without circulation of heat carrier and pulsating mode with circulation. Transition from one mode to another depends on quantity of active NS in HZ, which, in its turn, depends on heat flux density in HZ. Limits of existence of operational modes are influenced by number of turns, length of HZ, internal diameter of PHP and physical properties of heat carrier. All investigated PHP had temperature drop between HZ and CZ and thermal resistance 2 times less and equivalent thermal conductivity 2-2,5 times more in both pulsating modes, than in thermosyphon mode. It was noted that PHPs with number of turns less than 9-10, inner diameter more than 1 mm and water as heat carrier didn’t work at horizontal mode because of fast blocking of HZ by wapor and absence of HZ feeding by liquid film due to absence of gravitational force action on the film. PHP behavior in horizontal mode is also influenced by HZ length. First it was observed moment of activation of first NS in OHP on dependence curve between temperature difference HZ-CZ and heat flux density in HZ. It was founded new features of number of turns influence on heat transfer characteristics of PHP. Increasing of number of turns to 8 leads to increasing of temperature difference between HZ-CZ and thermal resistance and decreasing of equivalent heat conductivity of PHP. And further increasing of number of turns provides decreasing of temperature difference and thermal resistance and increasing of equivalent heat conductivity. It can be explained by change of relation between quantity of active NS on area unit and total number of potential NS because of total inner surface area of HZ change due to change of number of turns. It was founded, that 2 times increasing of relation between HZ and CZ lengths leads to 2 times increasing of input heat flux density, which corresponds to low limits of existence of PHP main operational modes, and 2 times increasing of temperature difference between HZ and CZ. Herewith thermal resistance of PHP increases in 2-2,5 times and equivalent thermal conductivity decreases in 2,5-2,7 times in thermosyphon operational mode. But in pulsating operational mode thermal resistance decreases in 2-2,5 times and equivalent thermal conductivity increases in 2 times. It was observed, that increasing of cooling air temperature of 10°C leads to decreasing of temperature difference HZ-CZ and PHP thermal resistance in 1,2-3 times and increasing of equivalent thermal conductivity in 2 times. This influence can be explained by decreasing of friction losses of moving liquid in PHP, which occurs because of liquid physical properties changes, caused by changes of average temperatures and pressures in PHP, connected with increasing of cooling air temperature. Empirical equation for PHP thermal resistance estimation is presented in the dissertation. It can be used in the range of input heat flux densities from 6·102 to 2,53·104 W/m2 for glass PHP, and from 1,3·103 to 7,7·104 W/m2 for copper PHP. Deviation of estimated values from experimental less than ±30%. Design method for PHP is also presented. New cooling system on PHP for electronic components and central processor units (CPU) of personal computers was designed with using of this method. At condition of cooling by air forced convection heat transfer characteristics of this system are better, than characteristics of similar systems on PHP, miniature heat pipes and serial coolers on heat pipes for CPU. Overall dimensions of designed system (without cooling fan) less, than dimensions of systems mentioned above and there is potential for modification with purpose of increasing of its heat transfer characteristics. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06 – Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2014. Диссертация посвящена исследованиям влияния геометрических и режимных факторов на теплопередающие характеристики пульсационных тепловых труб (ПТТ). Параметры исследованных стеклянных и медных замкнутых ПТТ: внутренний диаметр 2,8; 3,1 мм, количество витков 1-10, теплоносители – вода, этанол, длины зон нагрева (ЗН) 30, 50 мм, коэффициент заправки 50%. Ориентация ПТТ: вертикальная с нагревом снизу и горизонтальная. Охлаждение зон конденсации (ЗК) – воздухом в условиях естественной конвекции при температуре 20, 30°С. Представлены: результаты визуализационных исследований: описаны полная картина движения теплоносителя в ПТТ, основные режимы работы ПТТ, установлены факторы, влияющие на границы их существования, и причины неработоспособности исследованных ПТТ в горизонтальном положении. Работа содержит результаты экспериментальных исследований влияния количества витков, отношения длин ЗН к ЗК, температуры охлаждающего воздуха и ориентации в пространстве на теплопередающие характеристики ПТТ. Приведены: зависимость для расчета термического сопротивления ПТТ, методика проектирования ПТТ, описание и результаты исследования характеристик системы отвода теплоты от электронных компонентов на ПТТ, созданной по данной методике. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття нукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 – Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2014. Дисертація присвячена дослідженням впливу геометричних та режимних факторів на теплопередаючі характеристики пульсаційних теплових труб (ПТТ). Параметри досліджених скляних та мідних замкнених ПТТ: внутрішній діаметр 2,8; 3,1 мм, кількість витків 1-10, теплоносії – вода та етанол, довжини зон нагріву (ЗН) 30, 50 мм, коефіцієнт заправки 50%. Орієнтація ПТТ: вертикальна з нагрівом знизу та горизонтальна. Охолодження зон конденсації (ЗК) ПТТ – повітрям в умовах природньої конвекції при температурі 20 та 30°С. Представлено результати візуалізаційних досліджень: описано повну картину руху теплоносія в ПТТ, основні режими роботи ПТТ, встановлено фактори, що впливають на границі їх існування та причини нероботоздатності досліджених ПТТ в горизонтальному положенні. Робота містить результати експериментальних досліджень впливу кількості витків, відношення довжин ЗН до ЗК, температури охолоджуючого повітря та орієнтації в просторі на теплопередаючі характеристики ПТТ. Приведено залежність для розрахунку термічного опору ПТТ, методику проектування ПТТ, опис та результати досліджень характеристик системи відводу теплоти від електронних компонентів на ПТТ, створену за даною методикою. | uk |
| dc.format.page | 29 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/14119 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 536.248.2 | uk |
| dc.title | Вплив режимних та геометричних факторів на теплопередаючі характеристики пульсаційних теплових труб | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.14.06 – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика | uk |