Pulsatif bir ısı borusunda akış analizi

Abstract

Pulsatif ısı boruları geleneksel ısı transfer cihazlarından daha yüksek transfer oranına sahip ısı transfer cihazlarıdır. Isı boruları, ısıyı bir noktadan başka bir noktaya taşımak amacıyla, taşınım ve sıvı-buhar faz dönüşümüne dayalı çalışan sistemlerdir. Genellikle yüzeylerin soğutulmasında ya da sıcaklığın yüzey boyunca dengeli bir şekilde dağıtılmasında kullanılırlar. Birçok endüstriyel uygulamada, ısı değiştiricilerinin termal performansını iyileştirmede ve ticari kullanımlı uygulamalarda enerji tasarrufunu artırma konusunda önemli bir rol oynamaktadır. Isı boruları, evaporatörden topladıkları ısıyı kondensere ileten bir ısı değiştiricisi türüdür. Bu ısı iletimi esnasında hidrodinamik ve termodinamik etkilerden dolayı çift fazlı akış meydana gelir. Bu çalışmada, çift fazlı akış sürecini incelemek ve termal performansını tahmin etmek için kapalı döngü pulsatif ısı borusu tasarlanmış ve bu tasarım için bir hesaplama modeli geliştirilmiştir. Akışkan olarak su seçilmiştir. Modelleme için ise ANSYS programında mixture model tercih edilmiştir. Simülasyon sonuçları grafikler ve konturlar halinde incelenerek hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi tamamlanmıştır. Isı borularında çift fazlı akış etkisiyle efektif termal iletkenlik çok daha yüksek değerlere çıkmaktadır. Bakırın efektif termal iletkenliği 401 W/(m.K)’dir. Yaptığımız bu çalışmada analiz sonuçlarına göre pulsatif bakır ısı borusunun efektif termal iletkenliğinin 3931 W/(m.K) ile 480 W/(m.K) değerleri arasında değiştiği gözlemlenmiştir.

Pulsating heat pipes are heat transfer devices with a considerably greater heat transfer rate than traditional heat transfer devices. Heat pipes are systems that work based on convection and liquid-vapor phase transformation to transfer heat from one point to another. They are generally used to cool surfaces or distribute heat evenly across the surface Heat pipes are becoming increasingly significant in various industrial sectors, especially by enhancing the thermal efficiency of heat exchangers and contributing to energy conservation in commercial applications. Heat Pipes are a type of heat exchanger that collects heat from the evaporator and transmits it to the condenser. During this heat transmission, two-phase flow occurs due to hydrodynamic and thermodynamic effects. In this study, a closed-loop pulsating heat pipe was designed and computational model was developed to investigate the two-phase flow process and predict its thermal performance. Water was chosen as a fluid. Mixture model was preferred in the ANSYS program for modeling. Computational fluid dynamics analysis was completed by examining the simulation results as graphics and contours. In heat pipes, effective thermal conductivity increases to quite higher values due to the effect of multi-phase flow. The effective thermal conductivity of copper is 401 W/(m.K). Based on the analysis conducted in this research, it was monitored that the effective thermal conductivity of the pulsating copper heat pipe varied between 3931 W/(m.K) and 480 W/(m.K) values.