Üç Kolonlu Titreşimli Isı Borusunun Matematiksel Modellenmesi Ve Deneysel İncelenmesi

Abstract

Isı borusu, buhar ve sıvı faz değişimi prensibi ile çalışan, sıcak ve soğuk kaynaklar arasında ısı taşımak için kullanılan bir cihazdır. Yüzeylerin soğutulmasında veya yüzeylerde eş sıcaklık dağılımı elde etmek için kullanılır. Bu çalışmanın amacı, ısı borularına farklı bir bakış açısı getiren üç kolonlu titreşimli ısı borusunun matematiksel olarak modellenmesi ve yapılan deneyler ile karşılaştırılarak mevcut tasarımın incelenmesidir. Sistem, birbirine bağlı üç dikey kolandan oluşmaktadır. Orta kolona ısıtıcı yerleştirilmiş ve soğutucu yerleştirilen diğer kolon ile döngü oluşturucak şekilde bağlanmıştır. Sistem çalıştırıldığında ısıtıcı ve soğutucu yerleştirilen kolonlar arasında buhar oluşmakta ve belli bir süre sonra buharlaşma ve yoğuşma arasındaki faz farkından ötürü kolonlardaki su salınım yapmaktadır. Bu salınım sonucu buhar hacmi belli sınırlar dahilinde artıp azalmaktadır. Daha önce bu konuda yapılan çalışmalara ek olarak kolon seviye değişimi ile buhar basınç değişimini eş zamanlı ölçmek için optik algılayıcıların kullanıldığı bir devre yapılmıştır. Bu sayede buhar hacminin basınçla değişimi elde edilmiştir. Literatürde ısı boruları ile ilgili tariflenmiş ısı taşınım katsayıları, mevcut sistem salınım yaptığı için kullanılamadığından ortalama ısı geçiş katsayısı kullanılmıştır. Elde edilen veriler boyut analizi yapılarak incelenmiş ve sonuçta sistem için geçerli olan Nusselt korelasyonu elde edilmiştir.

Heat pipe is a vapor-liquid phase change device that transfers heat from a hot reservoir to a cold reservoir. It is used for cooling the surfaces or to obtain uniform temperature distribution over the surfaces. The aim of that study is to form a mathematical model of ‘Oscillating Loop Heat Pipe Consisting of Three Interconnected Columns’ which brings a different aspect to heat pipes and compare the experimental results with that model. System consists of three vertical interconnected columns. An electric heater is inserted into the central column and that column is connected to other column which consists of a cooler to form a cycle. After the system turn on, amount of vapor increase between the columns which have the heater and the cooler. After a while, due to the phase lag between evaporation and condensation, the water in the columns start to oscillate. Due to that oscillation, the amount of vapour increase and decrease between certain limit. Adding to the studies which had been done on that field, to measure the water level change in the columns with pressure change at the same time, a circuit with optic sensors is used. In that way the change of vapour volume with pressure is obtained. Heat transfer coeficient described in the literature for heat pipes can not be used because of the oscillation. For that reason overall heat transfer coefficient is used. By using experimental data, dimensional analysis is done and a Nusselt correlation is obtained.