Numerical Modelling and Experimental Verification of New Observations of the Two Phases Interaction in a Vertical and Inclined Closed Wickless Heat Pipe

الملخص

 الأنابيب الحرارية واحدة من الحلول الحديثة لتحرير الطاقة الحرارية من المصادر ذات درجات الحرارة العالية أو للحصول على توزيع منتظم للحرارة في المستودعات السائلة أو الصلبة. ان التداخل بين الطورين السائل والغازي في داخله قد تم فرضه بطريقة تقليدية من قبل الباحثين ولم يتم الكشف عنه بدقة. في هذه الدراسة تم اجراء تقريباً 480 حل رياضي وفحص تجريبي مختبري لتأكيد المشاهدات التي نشرناها سابقاً حول انماط الجريان الفضائية غير المنتظمة لكل من الطورين داخل انبوب حراري مصنوع من النحاس وبدون فتيلة يعتمد على التدوير الحراري ومملوء جزئيا بالماء. تم الحصول على النتائج الرياضية من موديل رياضي حسابي ديناميكي انتقالي بالابعاد الثلاثية تم تضمينه مختلف المتغيرات لتقريبه للحالة الواقعية على الرغم من التعقيد في طرق الحسابات وزيادة المدة اللازمة لاكمال التشغيل للمحاكاة الرياضية. ان نسبة التوافق العالية بين نتائج الموديل الرياضي والفحص المختبري لطريقة وقيم التوزيع الحراري تؤكد صحة نتائج الموديل الرياضي.  ان المخططات الكنتورية المستحصلة من الموديل الرياضي والخاصة بنمط جريان وتوزيع الطورين داخل الأنبوب الحراري، تبين ان الطورين يجريان بنمط فضائي غير منتظم وغير مستقر وغير مستمر على شكل واحد. كلا الطورين يعانيان من انتقال للحرارة وتغير بالطور مع بعضهما خلال الجريان للاعلى (البخار) او الجريان للاسفل (السائل المتكثف). ازداد الاداء الحراري بنسبة (+10%) نتيجة الميلان من الوضع العمودي الى زاوية º60، ومن ثم انخفض الاداء الحراري بنسبة (-15%) بزاوية º15 (هذه القيم عند نسبة ملئ 50% وطاقة حرارية مسلطة 200 واط). هذا بسبب كون ميلان الانبوب الحراري يؤدي الى تنظيم نمط الجريان الفضائي وتقريبه الى الدوران المنتظم، كما أنه يؤدي الى عدم تجانس عمليتي التبخر والتكثف وبالتالي يؤدي الى انخفاض الاداء الحراري ككل.