Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73490
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorPhrut Sakulchangsatjatai-
dc.contributor.advisorPradit Terdtoon-
dc.contributor.advisorNiti Kammuang-lue-
dc.contributor.authorSuttida Maneemuangen_US
dc.date.accessioned2022-07-03T07:43:50Z-
dc.date.available2022-07-03T07:43:50Z-
dc.date.issued2021-02-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73490-
dc.description.abstractThe condensed working fluid inside a heat pipe is pumped from the condenser to the evaporator section to complete the operating cycle by using the capillary force generated inside the wick structure. Since the miniature heat pipes have smaller vapor cross-sectional area, the fiber wick structure is suitable for this application. The fiber wick structure can be designed to provide an excellent flow path for the working fluid with an optimum configuration based on a hexagonal fiber arrangement. By a microscopic investigation of the wick structure, the porosity can be related with the physical properties, effective pore radius and the capillary pressure. In this study, the effect of the porosity on the effective pore radius and the capillary pressure are discussed. The appropriate method for the porosity investigation was the vertical drop test which the distilled water was used as the working fluid. All the experimental data of the porosity test leaded to the conclusion that the porosity of the sintered fiber bundle wick decreased with the increase of number of fibers. In this study, each single wick fiber wick is packed in a hexagonal array creating a porosity variation. For 50 um fibers packing, the critical pore radius for the packing is found to be 117 um to maintain the pumping force by the capillary action. The appropriate methods of fluid flow characterization for porous wick structure have been developed and tested in order to predict the wick porosity and the permeability. The rate of the test liquid rise has been used to estimate the permeability on several fiber wick samples where the porosity varies. The optimum porosity of the fiber wick structure in miniature heat pipes is found at 0.45 while the permeability approaches the maximum value of 1.26x10-12 m2 which results in an excellent circulation of the working fluid from the condenser to the evaporator section. The effect of wick porosity and pipe flattening on the thermal performance have been experimentally and numerically investigated. The thermal performance of the flat-shaped heat pipe with the sintered fiber bundle wick was experimentally investigated under a horizontal orientation in this study. Considering the effect of pipe flattening, when the heat pipe was flattened at normal region, the overall thermal resistance slightly decreased resulting from the increase of the contact surface in evaporator and condenser sections. It was found that the final thickness decreased approximately 50% from original diameter, the overall thermal resistance reduced about 9%. However, the thermal resistance drastically increased resulting from the increase of pressure drop in vapor core which was observed at a critical region. For original diameter of 2 mm, when heat pipe was flattened into minimum final thickness of 0.45 mm which approximately was 78% from original diameter, the thermal resistance severely increased up to 87% compared with the thermal resistance observed in round- shaped heat pipe. The flattening of heat pipe caused the smaller space of vapor core, therefore the working fluid in vapor phase could not easily transfer heat. Moreover, the new normalized parameter is proposed to represent the appearance of vapor core after pipe flattening which can be used to suggest a desirable normal region of flattened heat pipe with the sintered fiber wick. The critical remaining vapor core height after pipe flattening has been further analyzed to be 0.06 (about 74% from original diameter). For the optimization of miniature heat pipes, the new designed commercial of HPSFWs were completely carried out. Considering the customer demand which the final thickness of heat pipe was needed at 0.45 and 0.8 mm for 2 and 3 mm original diameter of HPSFWs, the maximum net saving was indicated at the porosity of 0.80 and 0.91, respectively.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.titleMeasurement of the permeability and porosity for sintered fiber bundle wicks in miniature heat pipeen_US
dc.title.alternativeการวัดค่าการซึมผ่านได้และค่าความพรุนของวัสดุพรุนแบบมัดเส้นใยซินเตอร์ในท่อความร้อนขนาดเล็กen_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshHeat pipes-
thailis.controlvocab.lcshHeat pipes-- Permeability -- Measurement-
thailis.controlvocab.lcshBuilding materials -- Permeability-
thailis.controlvocab.lcshPorosity-- Permeability -- Measurement-
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractท่อความร้อนคืออุปกรณ์ที่ถ่ายเทความร้อน โดยอาศัยกลไกการเปลี่ยนสถานะของสารทำงาน โดยสารทำงานที่ควบแน่นจะถูกส่งถ่ายจากส่วนควบแน่นกลับมายังส่วนทำระเหย เพื่อให้เกิดการทำงานอย่างครบวัฎจักรด้วยแรงคาปิลลารี ที่สร้างขึ้นภายในโครงสร้างวัสดุพรุน เมื่อท่อความร้อนขนาดเล็กถูกเปลี่ยนแปลงรูปร่างลักษณะให้มีขนาดช่องไอที่เล็กลง ดังนั้นการออกแบบโครงสร้างวัสดุพรุนที่เหมาะสมจึงจำเป็นอย่างยิ่ง โครงสร้างวัสดุพรุนชนิดเส้นใยได้ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในท่อความร้อนขนาดเล็ก โดยมีโครงสร้างของเส้นทางการไหลภายในที่เหมาะสมต่อการส่งถ่ายสารทำงานเพื่อใช้ในกลไกเกี่ยวกับการส่งถ่ายความร้อน ซึ่งการจัดเรียงตัวของโครงสร้างวัสดุพรุนชนิดเส้นใยที่มีหน้าตัดวงกลมจะเป็นในรูปแบบ Hexagonal array สำหรับการศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างขนาดเล็กนี้พบว่าค่าความพรุนหรือสัดส่วนช่องว่างรูพรุนมีความสัมพันธ์กับคุณลักษณะทางกายภาพ รัศมีรูพรุนยังผล และแรงคาปิลลารีของโครงสร้างวัสดุพรุนดังกล่าวในงานการศึกษานี้ ได้ทำการศึกษาผลของคำความพรุนที่มีต่อขนาดของรัศมีรูพรุนยังผลและแรงดันคาปิลลารีของวัสดุพรุนชนิดเส้นใย วิธีการในการทดสอบหาค่าความพรุนที่เหมาะสมคือ การหยดของเหลวในแนวดิ่งเพื่ออาศัยการแทนที่ของของหลวภายในช่องว่างรูพรุนมาคำนวณหาค่าความพรุนของวัสดุพรุนชนิดเส้นใย โดยผลการทดสอบสามารถสรุปได้ว่าเมื่อจำนวนเส้นใยภายในกลุ่มมัดเส้นใยเพิ่มขึ้น จะส่งผลทำให้ความพรุนมีค่าลดลง นั่นคือมัดเส้นใยรวมตัวกันค่อนข้างแน่น นอกจากนี้ในกรณีการศึกษาเกี่ยวกับเส้นใยขนาค 50 ไมครอน ยังพบว่าขนาคของรัศมีรูพรุนยังผลซึ่งมีค่าอยู่ที่ประมาณ 117 ไมครอน ซึ่งเป็นค่าวิกฤติในการออกแบบและขึ้นรูปวัสดุพรุนชนิดเส้นใยที่ยังคง ไว้ซึ่งแรงดันคาปิลลารีที่เหมาะสมในการส่งถ่ายสารทำงานภายในท่อความร้อนขนาดเล็ก ในส่วนของการศึกษาเกี่ยวกับขีดความสามารถในการส่งถ่ายของเหลวหรือค่าการซึมผ่านได้วิธีการที่เหมาะสมคือการทคสอบดูอัตราการเคลื่อนที่ขึ้นของของเหลว (Rate of rise test) ผ่าน โครงสร้างวัสดุพรุน จากการทดสอบพบว่า โครงสร้างวัสดุพรุนชนิดเส้นใยมีค่าการซึมผ่านได้สูงสุดอันเนื่องมาจากแรงคาปิลลารีคือ 1.26x10 -12 m2 เมื่อมีคำความพรุนที่เหมาะสมคือ 0.45 โดยเงื่อนไขดังนี้กล่าวมีผลทำให้การส่งถ่ายสารทำงานภายในท่อความร้อนเป็นไปได้อย่างเหมาะสมและสามารถส่งถ่ายความร้อนได้ดีที่สุดนอกจากนี้ ยังได้ทำการศึกษาผลของการอัดแบนท่อความร้อนที่มีผลต่อสมรรถณะทางความร้อนทั้งในเชิงการทดสอบและเชิงตัวเลข ในการศึกษานี้ ท่อความร้อนชนิดเส้นใยซินเตอร์ทั้งท่อกลมและท่ออัดแบนได้ถูกทดสอบสมรรถนะในการส่งถ่ายความร้อนในแนวระดับ เมื่อพิจารณาท่อความร้อนที่ทำงานในช่วงสภาวะปกติพบว่า ในกรณีที่ความหนาสุดท้ายของท่อความร้อนลดลง 50% ของขนาดท่อเดิม ค่าความต้านทานความร้อนลดลงเล็กน้อยอยู่ที่ประมาณ 9% อย่างไรก็ตาม ในกรณีของท่อความร้อนขนาดเล็กโดยเฉพาะท่อความร้อนขนาค 2 mm พบว่า ความด้านทานความร้อนจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างมากประมาณ 78% เมื่อทำการอัดแบนท่อความร้อนจนมีความหนาสุดท้ายที่ต่ำที่สุดคือ 0.45 mm อันเนื่องมาจากการลดลงของพื้นที่ช่องไอภายในท่ออัดแบน ส่งผลทำให้สารทำงานในสภาวะไอเคลื่อนที่และส่งถ่ายความร้อนจากส่วนทำระเหยมายังส่วนควบแน่นได้ค่อนข้างยาก สำหรับการศึกษาสมรรถณะทางความร้อนด้วยวิธีการเชิงตัวเลขพบว่า ช่วงการอัดแบนท่อความร้อนหรือสัดส่วนการเปลี่ยนแปลงความสูงของช่องไอหลังการอัดแบนไม่ควรจะต่ำกว่า 0.06 หรือประมาณ 74% ของเส้นผ่านศูนย์กลางห่อความร้อนก่อนทำการอัดแบน เพื่อให้ท่อความร้อนอัดแบนยังคงสามารถส่งถ่ายความร้อนได้ในสภาวะการทำงานปกติในค้านของการวิเคราะห์หาจุดที่เหมาะสมของการออกแบบและผลิตท่อความร้อนขนาดเล็กที่มีวัสดุพรุนชนิดเส้นใยชินเตอร์ สามารถทำได้โดยอาศัยวิธีการประเมินค่าการประหยัดสุทธิ (Net saving method) ซึ่งเป็นการพิจารณาทั้งในด้านของการทำงาน ของท่อความร้อนในการส่งถ่ายความร้อนและในเชิงพาณิชย์ เมื่อพิจารณาที่เงื่อนไขการส่งถ่ายความร้อนสูงสุดและความหนาของท่อความร้อนขนาด 2 และ 3 mm ที่สอดคล้องกับความต้องการที่ความหนาสุดท้ายคือ 0.45 และ 0.8 mm ตามลำดับ สามารถสรุปผลการวิเคราะห์หจุดที่เหมาะสมของความร้อนขนาดเล็กที่มีวัสดุพรุนชนิดเส้นใยซินเตอร์ในเชิงพาณิชย์ได้ดังนี้ สำหรับท่อขนาด 2 mm อัดแบนจนมีความหนาสุดท้าย 0.45 mm โครงสร้างวัสดุพรุนชนิดเส้นใยมีความพรุนอยู่ที่ 0.80 และท่อขนาด 3 mm อัดแบนจนมีความหนาสุดท้าย 0.80 mm โครงสร้างวัสดุพรุนชนิดเส้นใยมีความพรุนอยู่ที่ 0.91 ตามลำดับen_US
Appears in Collections:ENG: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
580651030 สุทธิดา มณีเมือง.pdf4.7 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.