بررسی تجربی عامل‌های موثر بر عملکرد گرمایی ترموسیفون دو فازی بسته در شرایط جوشش گرمایی توسعه یافته و نوسانی در تبخیرکننده

هزینه‌های تامین انرژی با افزایش پیوسته قیمت سوخت افزایش می‌بابد. ترموسیفون‌های دو فازی بسته از دستگاه‌های کارآمد برای انتقال گرما می‌باشند. در این پژوهش اثر متغیرهای مهم بر عملکرد یک ترموسیفون دو فازی بسته در شرایط جوشش توسعه یافته و نوسانی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های در یک ترموسیفون مسی به طول یک متر و قطر داخلی 20 میلی متر با سیال عامل آب مقطر انجام شد. آزمایش‌ها در نسبت پر شدن 25% تا 70%، نسبت اندازه ها 13، 16.5 و 20، توان ورودی 100 تا 300 وات و زاویه شیب 5 تا 90 درجه انجام شد. برای به دست آوردن دید جامع نسبت به عامل های موثر بر عملکرد ترموسیفون یک رابطه بر اساس همه نتیجه های به دست آمده ارایه شد که هم خوانی خوبی با داده های سایر پژوهشگران در بازه ی این پژوهش داشت. بر اساس نتیجه های به دست آمده بهترین عملکرد گرمایی ترموسیفون در شیب 60 درجه، توان ورودی 200 وات، نسبت پر شدن 50% و نسبت اندازه 16.5به دست آمد. از آنجا که در طی بررسی اثر این عامل ها بر عملکرد ترموسیفون در برخی شرایط پدیده جوشش نوسانی رخ داد، الگوهای گوناگون جوشش نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی جوشش نوسانی از روش میزان نوسان دمای سیال خروجی از غلاف چگالنده استفاده شد. نتیجه ها نشان داد که در توان ورودی 100 وات جوشش ترکیبی و در توان بالاتر از 150 وات جوشش توسعه یافته در بخش تبخیرکننده رخ می‌دهد. همچنن رابطه تجربی دیگری برای بازه زمانی نوسان دمای خروجی بخش چگالنده ارایه شد که نشان می‌دهد دوره نوسان های دما ناشی از پدیده جوشش نوسانی با نسبت پرشدن و نسبت اندازه ها رابطه مستقیم و با شدت جریان سیال خنک‌کننده، زاویه شیب ترموسیفون و گرمای ورودی به بخش چگالنده رابطه عکس دارد.

Experimental Investigation of the Thermal Performance of a TwoPhase Closed Thermosyphon under Developed and Geyser Boiling Phenomena in the Evaporator Section

Energy conservation is becoming increasingly important as the cost of fuel continuously rises. The twophase closed thermosyphons are handy tools in the heat transfer process. In this study, the effect of affecting parameters on a twophase closed thermosyphon’s thermal performance was investigated experimentally. A copper pipe with a length of one meter and an inside diameter of 20 mm was constructed. Distilled water was used as a working fluid for this research. Many experiments were carried out for the inclination angle range of 5º–90º, input heat between 100 to 300 W, aspect ratio 13, 16.5, 20, and filling ratios of 25% to 70%. An experimental correlation derived from all of the results shows that the thermal efficiency increase with the increase of the filling ratio, mass flow rate of the coolant, and input heat and decreases with the rise in the inclination angle and aspect ratio. The highest thermal efficiency is obtained at input power 200 W, inclination angle 60, aspect ratio 16.5, and the filling ratio 50%. The geyser boiling has been investigated by examining the time variations of the outlet water temperature from the condenser jacket. At an input power of 100W, geyser boiling occurs, but if input power equal to or greater than 150 W combined, boiling will be observed. An empirical relationship for the period of temperature variations caused by boiling was presented. The results show that the geyser boiling period was shorter for higher input power, cooling water flow rate, and inclination angles.