Gunnasegaran, Prem (2016) Experimental And Numerical Nvestigations Of Loop Heat Pipe Performance With Nanofluids. PhD thesis, Universiti Sains Malaysia.
|
PDF
Download (459kB) | Preview |
Abstract
Kajian eksperimen dan simulasi dalam aspek pemindahan haba dan aliran bendalir pada paip haba gelung ( LHP ) telah dibentangkan secara terperinci di dalam tesis ini. Matlamat keseluruhan kajian adalah untuk membaik pulih prestasi terma LHP dengan menggunakan bendalir nano sebagai medium operasi di dalamnya. Justeru itu, bendalir nano SiO-H2O, Al2O-H2O, Fe2NiO4-H2O dan berlian-H2O telah digunakan sebagi bendalir operasi dengan kepekatan larutan jisim zarah dari 0 hingga 3 % dalam LHP. Kajian ini mempunyai lima bahagian yang berbeza. Petama, alat dan prosedur eksperimen telah direka dan dilaksanakan untuk pengukuran suhu pada permukaan paip haba gelung. Kedua, model 3D berdasarkan pemindahan haba secara konduksi yang mana paip haba secara keseluruhannya dimodelkan dengan anggapan sebuah media berkonduksi, tanpa mengambil kira keadaan yang berlaku di dalam paip haba. Tujuan kajian ini adalah untuk membandingkan keputusan suhu permukaan LHP dengan keputusan eksperimen. Kajian ketiga adalah model 3D bagi mencirikan bendalir bekerja di dalam paip gelung haba untuk menyiasat fenomena pemindahan haba dan mekanisma bendalir. Keempat, sebuah pengalatan terbaik bagi reka bentuk eksperimen (DOE) digunakan untuk mengoptimum kepekatan larutan jisim bendalir nano dan haba masukan bagi menghasilkan prestasi terbaik bagi LHP. Bagi LHP yang menggunkan bendalir nano SiO2-H2O dan Fe2NiO4-H2O, masing-masing mempunyai kepekatan optimum, iaitu 0.5 % dan 1 %, di mana pengurangan keseluruhan rintangan haba ( Rth ) adalah 2.7oC/W (atau 5.84 %) dan 2.6oC / W (atau 7.17 %), telah diperolehi berbanding dengan LHP yang menggunkan air tulen. Bagi LHP yang menggunakan bendalir nano Al2O3-H2O dan berlian-H2O, Rth menurun dengan peningkatan dalam kepekatan larutan jisim zarah. Kelima, sistem penyejukan cecair komersial LHP sama seperti yang digunakan dalam kajian eksperimen telah dipasang pada PC desktop CPU dan prestasi pemindan haba telah disiasat dan direkodkan. Keputusan ujian sistem yang dicadangkan tadi menunjukkan bahawa penurunan purata suhu sebanyak 5.75oC (14%) telah dicapai dalam PC desktop CPU yang menggunakan bendalir nano berlian-H2O berbanding dengan PC desktop CPU yang menggunakan air tulen. Keputusan yang diperoleh dalam kajian ini boleh digunakan dalam pelbagai bidang industri yang mana pengetahuan dalam mekanisma pemindahan haba melalui bendalir nano dalam LHP adalah sangat penting. _______________________________________________________________________________________________________ Experimental and numerical investigations of heat transfer and fluid flow aspects of loop heat pipe (LHP) are presented in this thesis. The overall goal is to enhance the thermal performance of LHP charged with nanofluids as the working fluids. Thus, the SiO2-H2O, Al2O3-H2O, Fe2NiO4 and diamond-H2O served as the working fluids with nanoparticle mass concentrations ranged from 0 to 3 % in LHP was employed. This study has five distinct parts. First, experimental apparatus and procedures were designed and implemented for measurements of the surface temperature of LHP. Second, a 3D model based on the heat transfer by conducting where the LHP as a whole was modeled by assuming it as a conducting medium, without taking into account the events occurring inside the LHP. The aim of this work is to compare the temperature of solid surface of LHP with experimental results. Third, a 3D model based on the characterization of the working fluid inside the LHP to give an insight into the heat transfer and fluid flow mechanism was developed and tested in ANSYS-Fluent Software. Fourth, as an excellent tool for experiment design and optimization, Design of Experiment (DOE) was employed to optimize the nanofluid mass concentration and the heat input to get the best performance of the LHP. For the SiO2-H2O and Fe2NiO4-H2O-charged LHP, there existed an optimal concentration of 0.5% and 1%, at which reductions in the overall thermal resistance (Rth) of about 2.7oC/W (or 5.84%) and 2.6oC/W (or 7.17%), respectively, were obtained as compared with pure water. For the Al2O3-H2O and diamond-H2O-charged LHP, the Rth decreased with the increase in the mass concentration of nanoparticles. Fifth, a commercial liquid cooling kit of LHP system similar as used in experimental study was installed in real desktop PC CPU. The test results of the proposed system indicate that the average decrease of 5.75oC (14%) was achieved in core temperatures of desktop PC CPU charged with diamond-H2O as compared with pure water. The results from this study should find its use in many industrial processes in which the knowledge on the heat transfer behavior in nanofluids charged LHP is of uttermost importance.
| Item Type: | Thesis (PhD) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | Full text is available at http://irplus.eng.usm.my:8080/ir_plus/institutionalPublicationPublicView.action?institutionalItemId=4626 |
| Subjects: | T Technology T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ1-1570 Mechanical engineering and machinery |
| Divisions: | Kampus Kejuruteraan (Engineering Campus) > Pusat Pengajian Kejuruteraan Mekanikal (School of Mechanical Engineering) > Thesis |
| Depositing User: | Mr Mohd Jasnizam Mohd Salleh |
| Date Deposited: | 13 May 2019 02:18 |
| Last Modified: | 13 May 2019 02:18 |
| URI: | http://eprints.usm.my/id/eprint/44309 |
Actions (login required)
 |
View Item |
