مطالعه عددی و تجربی پارامترهای موثر بر کارآیی حرارتی لوله‌های گرمایی دایروی مستقیم دو سر خنک‌شونده با تبخیرکننده میانی

لوله گرمایی وسیله‌ای کارآمد در انتقال حرارت است و می‌تواند مقادیر بزرگی از گرما را با اختلاف دمای اندک بین منبع گرم و سرد به سرعت انتقال دهد. در مطالعه حاضر از یک روش شبیه‌سازی عددی دوبعدی برای تحلیل کارآیی حرارتی لوله‌های گرمایی دو سر خنک‌شونده با تبخیرکننده میانی و بررسی تاثیر شرایط عملکرد، مشخصات فتیله و محفظه نگه‌دارنده روی آن استفاده شد. معادلات حاکم توسط نرم‌افزار انسیس فلوئنت گسسته‌سازی شده و سپس با استفاده از شرایط مرزی مناسب حل و پروفیل دمای دیواره لوله گرمایی به‌دست آورده شد. سپس برای اعتبارسنجی نتایج و همچنین بررسی اثر استفاده از دو چگالنده روی مقاومت حرارتی لوله‌های گرمایی از یک مجموعه آزمایشگاهی استفاده شد. نتایج حل عددی با نتایج تجربی و عددی معتبر مورد مقایسه قرار گرفت که دارای تطابق بسیار خوب و قابل قبولی بود. نتایج نشان داد که لوله‌های گرمایی دو سر خنک‌شونده نسبت به لوله‌های گرمایی معمولی مقاومت حرارتی کمتری داشتند. مقدار مقاومت حرارتی با افزایش میزان ضخامت و تخلخل فتیله افزایش پیدا می‌کرد. اما افزایش طول تبخیرکننده و چگالنده‌ها و همچنین افزایش ضخامت و قطر داخلی محفظه نگه‌دارنده موجب کاهش مقاومت حرارتی می‌شد. همچنین نتایج نشان داد که لوله‌های گرمایی که در ساخت محفظه نگه‌دارنده و فتیله آنها از موادی با ضریب هدایت حرارتی بالاتری استفاده شده بود مقاومت حرارتی کمتری داشتند. در نهایت مشخص شد که میزان افزایش توان حرارتی روی مقاومت حرارتی تاثیر قابل توجهی نداشت.

Numerical and Experimental Study of the Effective Parameters on the Thermal Performance of Straight Circular Heat Pipes with Double-Ended Cooling with Middle Evaporator

The heat pipe is an efficient heat transfer device and can transfer large amounts of heat with a small temperature difference between the hot and cold sources quickly. In the present study, a twodimensional numerical simulation method was used to analyze the thermal performance of heat pipes with doubleended cooling with the middle evaporator and to investigate the effect of operating conditions, wick and retaining chamber characteristics on it. The governing equations were discretized by ANSYS Fluent software and then solved using suitable boundary conditions. The wall temperature profile of the heat pipe was obtained. Then, to validate the results and to investigate the effect of using two condensers on the thermal resistance of the heat pipes, an experimental apparatus was used. Numerical results were compared with the valid numerical and experimental results that had very good and acceptable accordance. The results showed that the heat pipes with doubleended cooling with a middle evaporator had a lower thermal resistance than conventional heat pipes. The amount of thermal resistance increased with increasing the thickness and porosity of the wick. However, increasing the evaporators and condensers length, as well as increasing the thickness and internal diameter of the retaining chamber, reduced the thermal resistance. The results also showed that the heat pipes, which the materials with higher thermal conductivity were used in their wick and retaining chamber's manufacturing, had a lower thermal resistance. Finally, it was found that the increase of thermal power had no significant effect on the thermal resistance.