حل عددی اثر افزایش دمای دیواره بر جریان و انتقال حرارت در لوله حرارتی نوسانی

در این مقاله اثرات افزایش اختلاف دمای دیواره‌ها (یا اختلاف دمای متوسط بین اواپراتور و کندانسور) و میزان شارژ مایع بر جریان نوسانی درون یک لوله مینیاتوری شکل دو انتها بسته به قطر 1.5 میلی‌متر، بررسی شده است. معادلات حاکم با اعمال قوانین بقای جرم، اندازه حرکت و انرژی برای راب‌ مایع و توده‌های بخار به دست آمده‌‌اند. برای گسسته‌سازی معادلات و حل عددی‌ آنها از روش تفاضل محدود صریح استفاده شده است. نتایج، نشان می‌دهند که با افزایش اختلاف دمای دیواره‌ها، دامنه نوسان راب مایع، انتقال حرارت محسوس و نهان افزایش می‌یابند، به گونه‌ای که با افزایش تنها 2 درجه سانتیگراد اختلاف دما، دامنه نوسان راب مایع حدود 8 میلیمتر، انتقال حرارت محسوس 4 وات و انتقال حرارت نهان 0.7 وات افزایش می‌یابند. به‌علاوه با افزایش میزان شارژ، دامنه نوسان و انتقال حرارت محسوس به میزان چشمگیری کاهش می‌یابند، مثلاً افزایش میزان شارژ از 30 به 50 درصد دامنه نوسان را حدود 65 میلی‌متر و انتقال حرارت محسوس را 87 وات کاهش می‌دهد. در نسبت شارژ 90 درصد عملکرد لوله حرارتی متوقف می‌شود.

Numerical Solution of the Effect of Increasing the Wall Temperature on Flow and Heat Transfer in Pulsating Heat Pipe

In this paper the effects of increasing the wall temperature and the amount of liquid charge on the oscillating flow in a Ushaped miniature tube, with a simple bend of diameter 1.5 mm and closed end investigated. The governing equations are obtained by applying the conservation of mass, momentum and energy for the liquid slug and the vapor plugs. A complete numerical simulation has been performed to investigate the effects of wall temperature and the amount of liquid charge on the heat pipe performance using explicit method. The obtained results show that by increasing the walls temperature difference, amplitude of oscillations of the liquid slug, sensible and latent heat transfer will be increased, as the temperature difference is increased by only ,oscillation amplitude of the liquid slug about 8 mm, the sensible heat transfer 4 watts and the latent heat transfer watts increases. Additionally, by increasing the charge rate, the oscillation amplitude and the sensible heat transfer are significantly reduced, for example, increasing the charge rate from 30 to 50% reduces the oscillation amplitude by about 65 mm as well as the sensible heat transfer by 87 watts reduces. In the charging ratio 90%, the heat pipe operation is stopped.