Pulsatif Isı Borularının Analizi

Abstract

Bu çalışmada, pulsatif ısı boruları ve pulsatif akış hakkında hem kaynak araştırması yapılmış; hem de laboratuarda kurulan pulsatif U-borusu düzeneği, mevcut matematiksel modeller ışığı altında hazırlanan bilgisayar programıyla incelenmiştir. incelemede sıvı takozu ve buhar tıkaçları için kütle, momentum ve enerji denklemleri yazılmıştır. Sıvı takozuna uygulanan enerji denklemi sonlu hacimler yöntemiyle ayrıştırılmış ve bilgisayar programında bir algoritma oluşturularak U-borusunun yoğuşturucusundan çıkan ısı hesaplanmıştır. Pulsatif U-borusunda gözlemlenen titreşimin frekans ve genlik değerlerinin matematiksel çözümlemeden de elde edilebilmesi için buhar tıkaçlarının buharlaştırıcılardaki ve yoğuşturucudaki ortalama ısı taşınım katsayısının yaklaşık 20 W/m2K alınması gerektiği görülmüştür. Bilgisayar programından elde edilen sonuçlardan, pulsatif ısı borusunda duyulur ısı geçişinin gizli ısı geçişine göre baskın olduğu görülmüştür. Ayrıca, bilgisayar programı ile boru çapı ve buharlaştırıcı iç cidar sıcaklığındaki değişikliklerin U-borusuna etkileri parametrik olarak incelenmiştir.

In this study, not only a literature survey about pulsating heat pipes and pulsating flow is made, but also an experimental U-shaped pulsating heat pipe setup is analyzed by a computer program adopting up-to-date mathematical models. Fundamental equations of mass, momentum and energy conservation are applied to the control volumes of both the liquid slug and the vapor plugs. The energy equation derived for the control volume of the liquid slug is discretised by the method of finite volumes and the heat dissipated through the condenser of the pulsating heat pipe is calculated by an algorithm in the program. The results of the mathematical analysis match the amplitude and the frequency of the oscillation observed in the U-shaped pulsating heat pipe setup only if the average convection heat transfer coefficient of the vapor plug both in the evaporator and the condenser is taken to be approximately 20 W/m2K. From the results of the program, it is concluded that the sensible heat is the primary mode of heat transfer in the U-shaped heat pipe. Also, a parametric study about the effect of the changes in the diameter of the tube and the evaporator wall temperature on the U-shaped pulsating heat pipe is carried out by the program.