1 / 17

Numerical study on heat transfer characteristics of thermosyphon heat pipes using nanofluids

Energy Conversion and Management. Numerical study on heat transfer characteristics of thermosyphon heat pipes using nanofluids. Gabriela Huminic, Angel Huminic. Alat. MENJAGA SUHU KONSTAN. SKEMATIK SISTEM UNTUK MENGUKUR PERFORMA TPCT. Prosedur. Kondisi: S uhu pemanasan air dijaga konstan

benson
Download Presentation

Numerical study on heat transfer characteristics of thermosyphon heat pipes using nanofluids

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Energy Conversion and Management Numerical study on heat transfer characteristics of thermosyphonheat pipes using nanofluids Gabriela Huminic, Angel Huminic

  2. Alat MENJAGA SUHU KONSTAN SKEMATIK SISTEM UNTUK MENGUKUR PERFORMA TPCT

  3. Prosedur • Kondisi: • Suhu pemanasan air dijaga konstan • Suhu operasi divariasikan antara 60OC dan 90OC • Suhu pendinginan dijaga konstan pada20OC • Level konsentrasi nanopartikel 0%, 2%, dan 5.3% • 2 resisteansi panas pada evaporator, 1 pada bagian adiabatik, dan 2 pada kondenser • Termosifon diisolasi dengan Polystyrene dengan tebal 10 mm • Suhu inlet dan outlet dari evaporator dan kondenser, dan laju aliran pendinginan air diukur

  4. Formulasi • Simulasi CFD dari ANSYS CFX-12.0 • ANSYS ini mengombinasikan CAD (modeling dan input), solusi mesh komplex, algoritma, dan post-processing • Sistem komputer paralel, distribusi memori (cluster) terdiri dari 12 processor core dan 96 GB memory RAM • Faktor yang mempengaruhi efisiensi panas simulasi CFD: • Model geometri dan integrasi dalam domain fisis • Grid dan pilihan skema komputasi numerik

  5. Formulasi • Step formulasi: • Koefisien transfer panas • Mulai dari koefisien evaporator, kondenser, resistansi panas, dan laju transfer panas • Sifat termofisis Nanofluida • Menggunakan model Hamilton Crosser, melibatkan faktor sperifitas • Pengaturan Persamaan • Diselesaikan dalam sistem koordinat kartesian untuk kondisi stabil (steady) • Efek gravitasi dimasukkan • Persamaan kontinuitas, momentum (Reynold Averaged Navier-Stokes), dan energi total

  6. Validasi Model • Sebelum evaluasi karakteristik transfer panas termosifon dengan nanofluid, air murni digunakan sebagai fluida kerja untuk estimasi akurasi analisis numerik • Hasil simulasi dibandingkan dengan eksperimen dan korelasi Kututaladze • Koefisien transfer panas fit pada suhu operasi tinggi

  7. Resolusi Grid • ANSYS CFX menggunakan element-based finite volume method yang melibatkan diskritisasi domain spasial dengan menggunakan mesh • Mesh digunakan untuk membentuk finite volume, • Grid dibentuk menggunakan skema multi-block dengan elemen-elemen tetrahedal dan wedge terdekat dengan permukaan termosifon • Dimensi Grid: • Jumlah grid: 240,720 • Jumlah elemen: 154,000

  8. Syarat Batas • Terdiri dari: • Inlet: Melibatkan kecepatan aksial dan volume fraksi • Outlet: Kondisi tekanan nol, P=0 • Dinding: Melibatkan suhu • Untuk interferensi permukaan domain dilibatkan flux interface conservative

  9. Hasil dan Diskusi • Distribusi suhu untuk air dan suspensi besi oksida: • Suhu adiabatik dimonitori untuk validasi CFD • Dari grafik CFD cocok dengan hasil eksperimen Distribusi suhu termosifon untuk konsentrasi nanopartikel yang berbeda

  10. Hasil dan Diskusi • Distribusi suhu untuk air dan suspensi besi oksida: • Suhu adiabatik dimonitori untuk validasi CFD • Dari grafik CFD cocok dengan hasil eksperimen Distribusi suhu termosifon untuk konsentrasi nanopartikel yang berbeda

  11. Hasil dan Diskusi • Performa transfer panas pendidihan suspensi besi oksida: • Koefisien transfer panas evaporasi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi nanopartikel • Resistansi panas antara permukaan dan fluida kerja di evaporator meningkat • CFD cocok dengan eksperimen Efek nanopartikel-nanopartikel besi oksida pada koefisien transfer panas evaporasi

  12. Hasil dan Diskusi • Rasio peningkatan koefisien transfer panas: • Rasio meningkat dengan meningkatnya suhu operasi (suhu rendah) • Rasio menurun pada suhu operasi tinggi • Rasio peningkatan maksimum 2.44 untuk 2% besi oksida, dan 2.72 untuk 5.3% besi oksida Rasio peningkatan koefisien transfer panas di Evaporator

  13. Hasil dan Diskusi • Rasio peningkatan koefisien transfer panas: • Koefisien transfer panas kondensasi untuk kedua fluida kerja meningkat pada suhu rendah dan menurun pada suhu tinggi • CFD cocok dengan eksperimen Efek nanopartikel besi oksida pada koefisien transfer panas kondensasi

  14. Hasil dan Diskusi • Rasio peningkatan koefisien transfer panas: • Rasio peningkatan maksimum 1.09 untuk 2% nanopartikel besi oksida dan 1.15 untuk 5.3 nanopartikel besi oksida Efek konsentrasi nanopartikel pada pada rasio peningkatan koefisien transfer panas di kondenser

  15. Hasil dan Diskusi Perbandingan resistansi panas total termosifon dengan menggunakan nanofluida dan air. Dapat dilihat pada grafik bahwa penurunan konsentrasi nanopartikel menurunkan resistansi panas termosifon

  16. Kesimpulan • Berdasarkan hasil numerik: • Penggunaan nanofluida (besi oksida+air) sebagai fluida kerja dapat meningkatkan performa panas termosifon • Volume fraksi nanopartikel berefek besar pada reduksi suhu evaporator dan meningkatkan koefisien transfer panas • Hasil numesik cocok dengan eksperimen • Performa nanofluida di dalam termosifon dipengaruhi berbagai faktor, seperti: • Tipe nanofluida • Level konsentrasi nanopartikel yang ditambahkan • Geometri heat pipe • Kondisi kerja (suhu operasi atau flux panas)

  17. Referensi • Gabriela Huminic, Angel Huminic. Numerical study on heat transfer characteristics of thermosyphonheat pipes using nanofluids. Energy Conversion and Management 76 (2013) 393–399

More Related