بررسی آزمایشگاهی تاثیر نانوسیال کربوکسیل نانولوله‌‌های کربنی چند جداره در لوله حرارتی نوسانی سه بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

لوله حرارتی نوسانی، فناوری نوینی است که با وجود ساختاری ساده، نرخ انتقال گرمای بسیار بالایی دارد. به دلیل وجود جوشش و چگالش در حین کارکرد، لوله حرارتی نوسانی قابلیت انتقال گرما با اختلاف دمای کم، بدون نیاز به توان خارجی، انتقال گرمای بالا و حجم کوچک را دارا است. هدایت حرارتی معادل لوله حرارتی نوسانی می‌‌تواند تا چند صد برابر بهترین رساناها مانند مس برسد. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی اثر نانوسیال کربوکسیل نانو لوله‌‌های کربنی چندجداره با سیال پایة آب با کسر حجمی 1/0 درصد با اواپراتوری شیاردار در لوله حرارتی نوسانی سه بعدی با ساختاری جدید پرداخته شده است. نتایج نشان می‌‌دهد که با استفاده از این نانوسیال، مقاومت حرارتی حدود 13% کاهش می‌‌یابد. همچنین در نسبت پرشدگی 60% در مقایسه با 50% اختلاف دمای کندانسور و اواپراتور 8 درجه سانتیگراد کاهش یافته و مقاومت حرارتی نیز 6/4%، کمتر شده است. شیاردارکردن اواپراتور باعث اختلاط و آشفتگی جریان درون لوله و افزایش انتقال حرارت شده است. نتایج نشان داد با افزایش بار حرارتی ورودی، مقاومت حرارتی کاهش می‌‌یابد. همچنین با کاهش اختلاف دمای اواپراتور و کندانسور مقاومت حرارتی کاهش می‌‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental investigation on MWCNTs-COOH nano fluid on 3D oscillating heat pipe

نویسندگان [English]

  • masoud Khosrodad
  • Hamidreza Goshayeshi
  • Alireza Alizadeh Jajarm
  • Hossein mohseni fadardi
  • kazem Bashirnezhad
Department of Mechanical Engineering, Mashhad Branch, Islamic Azad university, Mashhad , Iran
چکیده [English]

The oscillating heat pipe is a new technology that, despite its simple structure, has a very high heat transfer rate. Due to boiling and condensation during operation, the oscillating heat pipe is capable of transferring heat at low temperature without the need for external power, high heat transfer and small volume. The thermal conductivity equivalent to an oscillating heat pipe can reach several hundred times the best conductors such as copper. The present study investigated thermal performance of nano fluid carboxylic multi walled carbon nano tubes (MWCNTs-COOH) with 0.1 wt% based on water with corrugated evaporator in newly designed three dimensional oscillating heat pipe. The results show that using this nano fluid, the thermal resistance has been reduced up to 13%. Also, in filling ratio of 60% compared to 50%, temperature difference between evaporator and condenser has been reduced 8 degree centigrade and the thermal resistance has been reduced up to 6.4%.  Corrugating the evaporator leads to mixing and turbulence in the pipe and increases heat transfer. The results showed that thermal resistance decreased with increasing thermal load. It also reduces thermal resistance by reducing the temperature difference between the evaporator and the condenser.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 3D Oscillating heat pipe
  • Nano fluid
  • MWCNTs-COOH
  • Corrugated

مراجع

[1] S. Choi, Z. Zhang, W. Yu, F. Lockwood, E. Grulke, Anomalous thermal conductivity enhancement in nanotube suspensions, Applied physics letters, 79(14) (2001) 2252-2254.
[2] G. Paul, J. Philip, B. Raj, P.K. Das, I. Manna, Synthesis, characterization, and thermal property measurement of nano-Al95Zn05 dispersed nanofluid prepared by a two-step process, International Journal of Heat and Mass Transfer, 54(15-16) (2011) 3783-3788.
[3] X. Wang, X. Xu, S.U. S. Choi, Thermal conductivity of nanoparticle-fluid mixture, Journal of thermophysics and heat transfer, 13(4) (1999) 474-480.
[4] Y. Xuan, Q. Li, Heat transfer enhancement of nanofluids, International Journal of heat and fluid flow, 21(1) (2000) 58-64.
[5] H. Akachi, Structure of a heat pipe, in:  Google Patents, 1990.
[6] H. Ma, Oscillating heat pipes, Springer, 2015.
[7] H. Jamshidi, S. Arabnejad, M.B. Shafii, Y. Saboohi, Thermal characteristics of closed loop pulsating heat pipe with nanofluids, Journal of Enhanced Heat Transfer, 18(3) (2011).
[8] M. Sohel, S. Khaleduzzaman, R. Saidur, A. Hepbasli, M. Sabri, I. Mahbubul, An experimental investigation of heat transfer enhancement of a minichannel heat sink using Al2O3–H2O nanofluid, International Journal of Heat and Mass Transfer, 74 (2014) 164-172.
[9] M. Nazari, M. Karami, M. Ashouri, Comparing the thermal performance of water, Ethylene Glycol, Alumina and CNT nanofluids in CPU cooling: Experimental study, Experimental Thermal and Fluid Science, 57 (2014) 371-377.
[10] H.S. Dizaji, S. Jafarmadar, F. Mobadersani, Experimental studies on heat transfer and pressure drop characteristics for new arrangements of corrugated tubes in a double pipe heat exchanger, International Journal of Thermal Sciences, 96 (2015) 211-220.
[11] J. Wang, H. Ma, Q. Zhu, Y. Dong, K. Yue, Numerical and experimental investigation of pulsating heat pipes with corrugated configuration, Applied Thermal Engineering, 102 (2016) 158-166.
[12] H. Goshayeshi, M. Goodarzi, M. Dahari, Effect of magnetic field on the heat transfer rate of kerosene/Fe2O3 nanofluid in a copper oscillating heat pipe, Experimental Thermal and Fluid Science, 68 (2015) 663-668.
[13] H.R. Goshayeshi, I. Chaer, Comparison of copper and glass oscillating heat pipes with Fe2O3 under magnetic field, International Journal of Low-Carbon Technologies, 11(4) (2016) 455-459.
[14] C. Smoot, H. Ma, Experimental investigation of a three-layer oscillating heat pipe, Journal of Heat Transfer, 136(5) (2014) 051501.
[15] J. Qu, J. Zhao, Z. Rao, Experimental investigation on the thermal performance of three-dimensional oscillating heat pipe, International Journal of Heat and Mass Transfer, 109 (2017) 589-600.
[16] J. Qu, J. Zhao, Z. Rao, Experimental investigation on thermal performance of multi-layers three-dimensional oscillating heat pipes, International Journal of Heat and Mass Transfer, 115 (2017) 810-819.
[17] J. Qu, Z. Ke, A. Zuo, Z. Rao, Experimental investigation on thermal performance of phase change material coupled with three-dimensional oscillating heat pipe (PCM/3D-OHP) for thermal management application, International Journal of Heat and Mass Transfer, 129 (2019) 773-782.
[18] M. Xing, J. Yu, R. Wang, Performance of a vertical closed pulsating heat pipe with hydroxylated MWNTs nanofluid, International Journal of Heat and Mass Transfer, 112 (2017) 81-88.
[19] M. Farrokh, T. Goodarz, J. Samad, N. Javid, H. Amin, Analysis of Entropy Generation of a Magneto-Hydrodynamic Flow Through the Operation of an Unlooped Pulsating Heat Pipe, Journal of Heat Transfer, 140(8) (2018).
[20] J.P. Holman, Solutions manual to accompany heat transfer, McGraw-Hill, 1976.
[21] M. Hisoda, S. Nishio, R. Shirakashi, Study of Meandering Closed-Loop Heat-Transport Device: Vapor-Plug Propagation Phenomena, JSME International Journal Series B Fluids and Thermal Engineering, 42(4) (1999) 737-744.
[22] M. Mohammadi, M. Mohammadi, A.R. Ghahremani, M.B. Shafii, N. Mohammadi, Experimental investigation of thermal resistance of a ferrofluidic closed-loop pulsating heat pipe, Heat transfer engineering, 35(1) (2014) 25-33.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 53، شماره 5 (Special Issue)
مرداد 1400
صفحه 3401-3416

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار