บทความวิชาการ · pdf [email protected] * corresponding...

บทความวชาการ

วธการคำานวณหาอตราการถายโอนความรอนของอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบ

ทอความรอน

A methodical solution for calculation of heat transfer rate of heat pipe heat exchangers

วสนตศรเมอง1

Wasan Srimuang1

Received:10June2011;Accepted:27September2011

บทคดยอ บทความนนำาเสนอความรเกยวกบวธการคำานวณหาคาอตราการถายโอนความรอนของทอความรอนทใชเปนอปกรณแลก

เปลยนความรอนดวยเทคนคของคทาเทลดเซนมเบอร (Kutatalazanumber,Ku)โดยทวไปทอความรอนประกอบดวย

3สวนคอสวนทำาระเหย(evaporatorsection)สวนกนความรอน(adiabaticsection)และสวนควบแนน(condenser

section)ทอความรอนทำางานดวยสารทำางานทถกเตมไวภายในซงไดรบความรอนจากแหลงความรอนสง(heatsource)

เชนฮตเตอรหรอพลงงานความรอนทปลอยทงออกจากโรงงานอตสาหกรรมโดยสารทำางานทเปนของเหลวอมตวเปลยน

สถานะไปเปนไอแลวลอยขนไปยงสวนควบแนนจากนนสารทำางานทมสถานะเปนไอทอยบรเวณสวนควบแนนจะถายเท

ความรอนออกสแหลงรบความรอน(heatsink)เชนอากาศเยนหรอนำาเยนเปนผลใหไอดงกลาวเกดการกลนตวและไหล

ตกลงสสวนทำาระเหย สำาหรบปญหาหลกในการประยกตใชทอความรอนในปจจบนคอวศวกรจะเลอกชนดของทอความ

รอนและคำานวณหาคาปรมาณความรอนททอความรอนโอนถายไดอยางไร?ดงนนบทความนจงนำาเสนอการออกแบบ

อปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนเพอใหเขาใจอยางแทจรงโดยมงเนนวธการหาอตราความรอนททอความ

รอนสามารถทำาการโอนถายผานตวมนไดนอกจากนรายละเอยดของทอความรอนแบบตางๆไดถกอธบายเพอใหวศวกร

สามารถใชทอความรอนเปนอปกรณแลกเปลยนความรอนในงานทางดานวศวกรรมได

คำาสำาคญ: ทอความรอนฟลกซคทาเทลดเซนมเบอรเทอรโมไซฟอน

AbstractThis article presents knowledge on methodical solution for calculation of heat transfer rate of heat pipe heat

exchangerbyusingtheKutatelazanumber(Ku)technique.Generally,aheatpipeconsistsofthreepartsincluding

evaporator,adiabaticandcondensersections.Theheatpipecanbeoperatedbytheworkingfluidfilledintoits

internalvolume.Theworkingfluidisheatedbyaheatsourcesuchasaheaterorwasteheatenergyofindustry,

thesaturatedliquidthenchangestovaporandmovesuptothecondensersection.Afterthat.Thevaporinthe

condensersectiontransferstheheattoaheatsinksuchascooledairorcooledwater.Asaresult,thevapor

condensestoaliquidandflowsdowntotheevaporatorsection.Amajorproblemofengineersonapplyheat

1 อาจารย, หองปฏบตการวจยอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน สาขาวชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตรและ

สถาปตยกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลอสาน อำาเภอเมอง จงหวดนครราชสมา 30000.1 Lecturer, Heat pipe heat exchanger research laboratory, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering

and Architecture, Rajamangala University of Technology Isan, Muang District, Nakhon Ratchasima Province 30000. E-mail :

[email protected]

* Corresponding author: Wasan Srimuang, Heat pipe heat exchanger research laboratory, Department of Mechanical Engineering,

Faculty of Engineering and Architecture, Rajamangala University of Technology Isan, Muang District, Nakhon Ratchasima

Province 30000.

308 J Sci Technol MSUSrimuang W.

pipeasheatexchanger,howtoselectheatpipestypesandthemethodofcalculatingtheheattransferrate

ofheatpipes.Thepurposeofthisarticleistodeeplyunderstandtheheatpipeheatexchangerdesignand

focusonthecalculationoftheheattransferrateonheatpipes.Moreover,detailedinformationofheatpipesis

describedforengineersthatwillapplytheheatpipetopracticalworkinengineering.

Keyword:heatpipe,flux,Kutatelazanumber,thermosyphon

บทนำาทอความรอน(heatpipe)เปนอปกรณแลกเปลยนความรอน

(heatexchanger)ชนดหนงทสามารถนำามาใชประโยชน

ในงานอตสาหกรรมไดดทอความรอนประกอบดวย3สวน

คอ(1)สวนทำาระเหย(evaporatorsection)(2)สวนกน

ความรอน (adiabatic section) และ (3) สวนควบแนน

(condensersection)ทอความรอนทำางานดวยหลกการ

ดดรบความรอนจากแหลงอณหภมสง (heat source)

เชนฮตเตอรหรอควนไอเสยทปลอยทงออกจากโรงงาน

อตสาหกรรมและคายความรอนออกสแหลงรบความรอน

(heatsink)เชนอากาศอณหภมตำาหรอนำาเยนเปนตน

ปญหาหลกในการประยกตใชทอความรอนเปน

อปกรณแลกเปลยนความรอน คอวศวกรจะเลอกชนด

ของทอความรอนแบบใด และจะคำานวณหาคาปรมาณ

ความรอนททอความรอนสามารถสงถายไดอยางไร เหต

ดงกลาวอาจเปนเพราะวายงขาดเอกสารทแสดงถงการ

คำานวณหาความสามารถของทอความรอน

ขอดของทอความรอนทแตกตางจากอปกรณแลก

เปลยนความรอนอนๆทวไปคอ(1)ไมตองใชพลงงานกล

เสรมในการทำางาน(2)อณหภมในการใชงานมชวงกวาง

และสามารถทำางานไดแมวาระหวางอณหภมของแหลงให

ความรอนกบแหลงรบความรอนตางกนไมมากนกซงขน

อยกบการเลอกสารทำางานทเหมาะสม(3)มคาฟลกซใน

การถายเทความรอนสงกวาโลหะมากและ(4)ปญหาใน

การบำารงรกษามนอยเพราะโครงสรางไมมสวนเคลอนไหว

ปจจบนมนกวจยหลายทานไดเสนอวธการหาคาปรมาณ

การสงถายความรอนของทอความรอนแบบตางๆ โดย

ใชเทคนคของKuสำาหรบเชน(1)เทอรโมไซฟอนแบบ

ธรรมดา1(conventionaltwophaseclosedthermosyphon,

CTPCT)(2)เทอรโมไซฟอนแบบหนาตดแบน2(flattwo

phase closed thermosyphon, FTPCT) (3) ทอความ

รอนแบบสนชนดวงรอบ3 (closed loop oscillating heat

pipe,CLOHP)(4)ทอความรอนแบบสนชนดปลายปด4

(closedendoscillating heat pipe,CEOHP) (5)ทอ

ความรอนแบบสนชนดวงรอบมลนกนกลบ5 (closed loop

oscillating heat pipewith check vale, CLOHP/CV)

และ (6) ทอความรอนแบบหมนตามแนวรศม6 (radially

rotatingheatpipe,RRHP)

บทความวชาการนมวตถประสงคเพออธบาย

ลกษณะของทอความรอนชนดตางๆและนำาเสนอวธการ

คำานวณหาคาอตราการถายโอนถายความรอนของทอ

ความรอนชนดตางๆดวยเทคนคของKuซงผเขยนคาด

หวงวาบทความนจะชวยใหวศวกรทำาความเขาใจทอความ

รอนชนดตางๆไดงายในระยะเวลาอนสนๆ

ประเภทของทอความรอนทอความรอนทมอยในปจจบนมหลายประเภท

ผเขยนไดพจารณาตามคณลกษณะของรปรางและกลไก

การทำางานของสารทำางานทบรรจอยภายใน จงแบงทอ

ความรอนออกเปน9ชนดไดแก

1)เทอรโมไซฟอนแบบธรรมดา1(หรอCTPCT)และ2)

เทอรโมไซฟอนแบบหนาตดแบน2(หรอFTPCT)ลกษณะ

ของเทอรโมไซฟอนดงทกลาวมาขางตนแสดงดงรปท1

Figure 1 Conventional two phase closed ther

mosyphon.

Vol 31, No 3, May-June 2012 A methodical solution for calculation of heat transfer rate of heat pipe heat exchangers

309

ความแตกตางระหวางCTPCTกบFTPCTนนคอหนา

ตดของCTPCT จะกลม แต FTPCT จะมหนาตดแบน

ลกษณะหนาตดของFTPCTแสดงดงรปท2การใชงาน

ทอความรอนชนดนจะตองใหสวนทำาระเหยอยดานลาง

เสมอเนองจากวาสารทำางานจะไหลตกจากสวนควบแนน

ไปยงสวนทำาระเหยดวยแรงโนมถวงของโลก(คาg)จาก

งานวจยในอดตพบวาทอความรอนชนดนเหมาะกบการ

ใชเปนอปกรณระบายความรอนของเครองจกรตางๆ ท

มขนาดใหญ

Figure 2 Slat two phace closcol thermosyphon

สำาหรบทอความรอนอกประเภทหนงเรยกวา ทอความ

รอนแบบสน(oscillatingheatpipe,OHP) ซงแบงยอย

ไดอก3ชนดไดแก 3)ทอความรอนแบบสนชนดวงรอบ3

4)ทอความรอนแบบสนชนดปลายปด4และ 5)ทอความ

รอนแบบสนชนดวงรอบตดตงลนกนกลบ5ซงแสดงดงรป

ท3นกวจยบางทานไดเสนอวาทอความรอนชนดนเหมาะ

สำาหรบการใชเปนอปกรณนำาเอาความรอนทเหลอทงกลบมา

ใชใหมนอกจากนยงพบวามการนำามาใชสำาหรบการระบาย

ความรอนออกจากซพย(CPU)ของคอมพวเตอรอกดวย

(ก)(ข)

(ค)

Figure 3Oscillatingheatpipe(ก)CLOHP3

(ข)CLOHP/CV5(ค)CEOHP4

ถาหากตวเรอนของทอความรอนหมนในขณะททอความ

รอนทำางานจะเรยกวา“ทอความรอนแบบหมน” ซงแบง

ออกเปน 2 ชนด ไดแก 6) ทอความรอนแบบหมนตาม

แนวรศม6และ7)ทอความรอนแบบหมนตามแนวแกน6

(axialrotatingheatpipe,ARHP)ซงแสดงดงรปท4ดงน

(ก)

(ข)

Figure 4rotatingheatpipe(ก)RRHP6

(ข)ARHP6


ในกรณทมไส(wick)อยภายในทอความรอนเรยกวา8)

ทอความรอนแบบธรรมดา7 (conventional heat pipe,

CHP)แสดงดงรปท5ทอความรอนชนดนสามารถทำางาน

ไดแมวาถกตดตงในแนวเอยงหรอแนวนอนเนองจากวา

ใชไสเปนตวทำาใหสารทำางานเคลอนทกลบไปมาจากสวน

ควบแนนและสวนทำาระเหย

Figure 5 Conventional heat pipe

กรณสดทายเปนทอความรอนทมลกษณะคลายหองสเหลยม

ขนาดเลกและแบนเรยกวา9)ทอความรอนแบบหองไอ8

(vaporchamber,VC)ซงพบทงชนดมไสและไมมไสทอ

ความรอนชนดนจะพบในการประยกตใชสำาหรบการระบาย

ความรอนของ CPU ของคอมพวเตอร ลกษณะของทอ

ความรอนชนดนแสดงดงรปท6ดงน

Figure 6 Vapor chamber

ในบทความนจะอธบายการหาคาฟลกซความ

รอนเฉพาะอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอน

6ชนดแรกเทานนเนองจากวาอปกรณแลกเปลยนความ

รอนแบบทอความรอน3ชนดหลงยงไมมนกวจยทานใด

นำาเสนอการหาฟลกซความรอนในรปสมการKuสาเหต

ทไมพบผลการศกษาการใชหลกการKuมาทำาการศกษา

เพอทำานายอตราการถายเทความรอนของทอแบบARHP6

นนอาจเนองจากวาทอความรอนชนดนมคณลกษณะของ

การถายเทความรอนทซบซอนซงยากแกการทำาความเขาใจ

นอกจากนการสรางชดทดลองทอความรอนประเภทนยง

ทำาไดยากดวยเชนกน

สำาหรบกรณทไมมการวจยและนำาหลกการของ

Ku มาประยกตกบคณลกษณะของการถายเทความรอน

ของทอความรอนCHP7และVC8นนผเขยนเหนวาตว

ไสเองทเปนปจจยหลกทจะสงผลใหคณลกษณะของการ

ถายเทความรอนเปลยนไปดงนนหากจะนำาหลกการของ

Kuมาทำาการศกษาเพอทำานายอตราการถายเทความรอน

ของทอความรอนชนดดงกลาวจำาเปนตองศกษาทละกรณ

ไปแตอยางไรกตามวธการหาปรมาณฟลกซความรอนท

ถายเทสำาหรบทอความรอนชนดท8และ9นนกมการนำา

เสนอในรปแบบอนๆซงจะไมไดนำามากลาวในบทความน

หลกการของคทาเทลดเซนมเบอร (Ku)คทาเทลดเซนมเบอร(Ku)เปนอตราสวนของคา

ฟลกซการถายเทความรอนทเกดขน(qd)ตอคาการถายเท

ความรอนวกฤต(qc)ของสารทำางานทบรรจอยภายในทอ

ความรอนซงมรปสมการเปนดงน

5

หลกการของคทาเทลดเซนมเบอร (Ku) คทาเทลดเซนมเบอร (Ku) เปนอตราสวนของ

คาฟลกซการถายเทความรอนทเกดขน (qd) ตอคาการถายเทความรอนวกฤต (qc) ของสารทางานทบรรจอยภายในทอความรอน ซงมรปสมการเปนดงน

14

l vd c d v fg

v

Ku q / q q / h g⎡ ⎤⎛ ⎞ρ −ρ

= = ρ σ⋅⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦2 (1)

สาหรบคา qd นน ในบทความนเรยกวา คาฟลกซการถายเทความรอนของทอความรอนออกแบบ ซงหาไดจากสมการหรอกราฟทนกวจยทาการศกษาไว สาหรบคา qc ของสารทางานทอยภายในทอขณะนนทสามารถทาไดนนจะอย ในรปคณสมบตตางๆ เชน ความหนาแนน เอนทลป และความตงผว ซงหาไดจากการเปดตารางคณสมบตของสารทางานนนๆ โดยใชอณหภมทางาน (Ta) เปนเกณฑ ถาหากคาตวเลขของ Ku สงเกนไป แสดงวามเกดการเดอดและฟองของไอจะรวมตวกนขนกลายเปนฟลมของไอทผนงอยางรวดเรว จะทาใหการถายเทความรอนระหวางผวทอกบของเหลวลดลงอยางรวดเรว จงเกดการสะสมความรอนในผนง ทาใหอณหภมของผนงเพมขนอยางรวดเรวและรอนจดจนเกดการไหมขนทภายในแองของเหลว พฤตกรรมอยางนจะเกดขนทสวนทาระเหยเมอมอตราความรอนสง และจะเกดขนทสวนควบแนนเมอมอตราความรอนสงสด ในทางตรงขามถาหากคาตวเลข Ku ตา ปรากฏการณการไหมจะไมเกดขนทงทสวนทาระเหยและสวนควบแนน3-5

จากสมการของ Ku (สมการ (1)) จะพบวา ถาเราตองการทราบปรมาณความรอนททอความรอนสามารถโอนถายได (qd) เราจะตองทราบคาตวแปรอยสองคา คอ Ku และ qc ของสารทางาน ในตวแปรแรกการหาคา Ku หากเรามกราฟทระบคา Ku กจะสามารถหาคานไดอยางสะดวก ในตวแปรทสองการหาคา qc นน จะหาไดหากเราทราบอณหภมทางานของทอความรอน ซงในบทความนไดนาเสนอการหาคา qd จากการใชกราฟทระบคา Ku หรอสมการ Ku ในกลมตวแปรไรมต ทไดจากผลการวจยของนกวจยทไดนาเสนอไวแลว

การหาปรมาณฟลกซความรอนของทอความรอนแบบตางๆ ดวยสมการ Ku เทคนคการใชสมการของ Ku เพอหาปรมาณฟลกซความรอนของทอความรอนในปจจบนน มรายงานวจยเฉพาะทอความรอนบางชนดเทานน เชน ทอความรอนชนดท 1 ถง 6 กรณทอความรอนชนด 7 ถง 9 ในปจจบนยงไมพบผลการศกษาแตอยางใด ดงนนในบทความนจงนาเสนอการหาฟลกซความรอนเฉพาะทอความรอนทพบจากรายงานการวจยทมการตพมพแลว การหาอตราการถายโอนความรอนของเทอรโมไซฟอน

เทอรโมไซฟอนเปนทอความรอนแบบไมมไส โดยสารทางานทบรรจอยภายในสวนทาระเหยจะลอยขนไปยงสวนควบแนนดวยความแตกตางของแรงลอยตวเทานน และสารทางานจะไหลจากสวนควบแนนตกลงสสวนทาระเหยดวยแรงโนมถวงของโลก ในปพทธศกราช 2543 Payakaruk และคณะ9 ไดเสนอสมการสหสมพนธสาหรบใชทานายอตราการถายเทความรอนของ CTPCT

รปท 7 ความสมพนธระหวาง Ku กบกลมตวแปรไรมตสาหรบ CTPCT และ FTPCT10

ตอมาในปพทธศกราช 2553 Rittidech และ Srimuang10 ไดเสนอสมการสหสมพนธสาหรบใช

R123

Ethanol Water

(1)

สำาหรบคา qd นน ในบทความนเรยกวา คาฟลกซการ

ถายเทความรอนของทอความรอนออกแบบซงหาไดจาก

สมการหรอกราฟทนกวจยทำาการศกษาไวสำาหรบคาqc

ของสารทำางานทอยภายในทอขณะนนทสามารถทำาไดนน

จะอยในรปคณสมบตตางๆเชนความหนาแนนเอนทล

ปและความตงผวซงหาไดจากการเปดตารางคณสมบต

ของสารทำางานนนๆ โดยใชอณหภมทำางาน (Ta) เปน

เกณฑถาหากคาตวเลขของKuสงเกนไปแสดงวามเกด

การเดอดและฟองของไอจะรวมตวกนขนกลายเปนฟลม

ของไอทผนงอยางรวดเรวจะทำาใหการถายเทความรอน

ระหวางผวทอกบของเหลวลดลงอยางรวดเรวจงเกดการ

สะสมความรอนในผนง ทำาใหอณหภมของผนงเพมขน

อยางรวดเรวและรอนจดจนเกดการไหมขนทภายในแอง

ของเหลว พฤตกรรมอยางนจะเกดขนทสวนทำาระเหย

เมอมอตราความรอนสง และจะเกดขนทสวนควบแนน

เมอมอตราความรอนสงสด ในทางตรงขามถาหากคาตว

เลขKuตำาปรากฏการณการไหมจะไมเกดขนทงทสวน

ทำาระเหยและสวนควบแนน3-5

จากสมการของKu(สมการ(1))จะพบวาถา

เราตองการทราบปรมาณความรอนททอความรอนสามารถ

โอนถายได(qd)เราจะตองทราบคาตวแปรอยสองคาคอ

KuและqcของสารทำางานในตวแปรแรกการหาคาKu


311

หากเรามกราฟทระบคาKuกจะสามารถหาคานไดอยาง

สะดวกในตวแปรทสองการหาคาqcนนจะหาไดหากเรา

ทราบอณหภมทำางานของทอความรอนซงในบทความนได

นำาเสนอการหาคาqdจากการใชกราฟทระบคาKuหรอ

สมการKuในกลมตวแปรไรมตทไดจากผลการวจยของ

นกวจยทไดนำาเสนอไวแลว

การหาปรมาณฟลกซความรอนของทอความ

รอนแบบตางๆ ดวยสมการ Ku เทคนคการใชสมการของKuเพอหาปรมาณฟ

ลกซความรอนของทอความรอนในปจจบนน มรายงาน

วจยเฉพาะทอความรอนบางชนดเทานน เชน ทอความ

รอนชนดท 1ถง6กรณทอความรอนชนด7ถง9 ใน

ปจจบนยงไมพบผลการศกษาแตอยางใดดงนนในบทความ

นจงนำาเสนอการหาฟลกซความรอนเฉพาะทอความรอนท

พบจากรายงานการวจยทมการตพมพแลว

การหาอตราการถายโอนความรอนของเทอรโมไซฟอน

เทอรโมไซฟอนเปนทอความรอนแบบไมมไส

โดยสารทำางานทบรรจอยภายในสวนทำาระเหยจะลอย

ขนไปยงสวนควบแนนดวยความแตกตางของแรงลอยตว

เทานน และสารทำางานจะไหลจากสวนควบแนนตกลงส

สวนทำาระเหยดวยแรงโนมถวงของโลก ในปพทธศกราช

2543Payakarukและคณะ9 ไดเสนอสมการสหสมพนธ

สำาหรบใชทำานายอตราการถายเทความรอนของCTPCT

5

หลกการของคทาเทลดเซนมเบอร (Ku) คทาเทลดเซนมเบอร (Ku) เปนอตราสวนของ

คาฟลกซการถายเทความรอนทเกดขน (qd) ตอคาการถายเทความรอนวกฤต (qc) ของสารทางานทบรรจอยภายในทอความรอน ซงมรปสมการเปนดงน

14

l vd c d v fg

v

Ku q / q q / h g⎡ ⎤⎛ ⎞ρ −ρ

= = ρ σ⋅⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦2 (1)

สาหรบคา qd นน ในบทความนเรยกวา คาฟลกซการถายเทความรอนของทอความรอนออกแบบ ซงหาไดจากสมการหรอกราฟทนกวจยทาการศกษาไว สาหรบคา qc ของสารทางานทอยภายในทอขณะนนทสามารถทาไดนนจะอย ในรปคณสมบตตางๆ เชน ความหนาแนน เอนทลป และความตงผว ซงหาไดจากการเปดตารางคณสมบตของสารทางานนนๆ โดยใชอณหภมทางาน (Ta) เปนเกณฑ ถาหากคาตวเลขของ Ku สงเกนไป แสดงวามเกดการเดอดและฟองของไอจะรวมตวกนขนกลายเปนฟลมของไอทผนงอยางรวดเรว จะทาใหการถายเทความรอนระหวางผวทอกบของเหลวลดลงอยางรวดเรว จงเกดการสะสมความรอนในผนง ทาใหอณหภมของผนงเพมขนอยางรวดเรวและรอนจดจนเกดการไหมขนทภายในแองของเหลว พฤตกรรมอยางนจะเกดขนทสวนทาระเหยเมอมอตราความรอนสง และจะเกดขนทสวนควบแนนเมอมอตราความรอนสงสด ในทางตรงขามถาหากคาตวเลข Ku ตา ปรากฏการณการไหมจะไมเกดขนทงทสวนทาระเหยและสวนควบแนน3-5

จากสมการของ Ku (สมการ (1)) จะพบวา ถาเราตองการทราบปรมาณความรอนททอความรอนสามารถโอนถายได (qd) เราจะตองทราบคาตวแปรอยสองคา คอ Ku และ qc ของสารทางาน ในตวแปรแรกการหาคา Ku หากเรามกราฟทระบคา Ku กจะสามารถหาคานไดอยางสะดวก ในตวแปรทสองการหาคา qc นน จะหาไดหากเราทราบอณหภมทางานของทอความรอน ซงในบทความนไดนาเสนอการหาคา qd จากการใชกราฟทระบคา Ku หรอสมการ Ku ในกลมตวแปรไรมต ทไดจากผลการวจยของนกวจยทไดนาเสนอไวแลว

การหาปรมาณฟลกซความรอนของทอความรอนแบบตางๆ ดวยสมการ Ku เทคนคการใชสมการของ Ku เพอหาปรมาณฟลกซความรอนของทอความรอนในปจจบนน มรายงานวจยเฉพาะทอความรอนบางชนดเทานน เชน ทอความรอนชนดท 1 ถง 6 กรณทอความรอนชนด 7 ถง 9 ในปจจบนยงไมพบผลการศกษาแตอยางใด ดงนนในบทความนจงนาเสนอการหาฟลกซความรอนเฉพาะทอความรอนทพบจากรายงานการวจยทมการตพมพแลว การหาอตราการถายโอนความรอนของเทอรโมไซฟอน

เทอรโมไซฟอนเปนทอความรอนแบบไมมไส โดยสารทางานทบรรจอยภายในสวนทาระเหยจะลอยขนไปยงสวนควบแนนดวยความแตกตางของแรงลอยตวเทานน และสารทางานจะไหลจากสวนควบแนนตกลงสสวนทาระเหยดวยแรงโนมถวงของโลก ในปพทธศกราช 2543 Payakaruk และคณะ9 ไดเสนอสมการสหสมพนธสาหรบใชทานายอตราการถายเทความรอนของ CTPCT

รปท 7 ความสมพนธระหวาง Ku กบกลมตวแปรไรมตสาหรบ CTPCT และ FTPCT10

ตอมาในปพทธศกราช 2553 Rittidech และ Srimuang10 ไดเสนอสมการสหสมพนธสาหรบใช

R123

Ethanol Water

Figure 7 retationship between Ku and dimen sim less

forCTPCTandFTPCT10

ตอมาในปพทธศกราช2553RittidechและSrimuang10ได

เสนอสมการสหสมพนธสำาหรบใชทำานายอตราการถายเท

ความรอนของFTPCTซงนำาเสนอเปนกราฟความสมพนธ

ของKuและกลมของตวแปรไรมตตางๆดงรปท7ขอมล

ในกราฟของรปท7นแสดงเฉพาะกรณใชสารทำางานเปน

นำาหรอ เอทานอลหรอR123 เทานนตวอยางการใช

กราฟนเพอคำานวณหาคาฟลกซความรอนของ CTPCT

และFTPCTทสามารถทำาการโอนถายไดนนหาไดดงน

กรณCTPCTซงใชสารทำางานเปนนำาและอณหภม

ทำางานเปน50oCเราสามารถเปดตารางคณสมบตตางๆ

ทจำาเปนตองใชในการคำานวณ คอ

6

ทานายอตราการถายเทความรอนของ FTPCT ซงนาเสนอเปนกราฟความสมพนธของ Ku และกลมของตวแปรไรมตตางๆ ดงรปท 7 ขอมลในกราฟของรปท 7 นแสดงเฉพาะกรณใชสารทางานเปนนา หรอ เอทานอล หรอ R123 เทานน ตวอยางการใชกราฟนเพอคานวณหาคาฟลกซความรอนของ CTPCT และ FTPCT ทสามารถทาการโอนถายไดนน หาไดดงน

กรณ CTPCT ซงใชสารทางานเปนนาและอณหภมทางานเปน 50 oC เราสามารถเปดตารางคณสมบตตางๆ ทจาเปนตองใชในการคานวณ คอ lρ = 988 kg/m3, vρ = 0.083 kg/m3, σ = 0.06795 N/m และ hfg = 2,519.2 kJ/kg ดงนนจะไดคาความรอนวกฤตเทากบ qc= (0.083)(2519.2)×

14-3

2

988-0.083(67.95×10 )(9.81)0.083

⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ (2)

qc = 3676.60 kW/m2 (3) จากรปท 7 อานคา Ku ของ CTPCT ไดเทากบ 0.000001 ซงจะตองคณกบแฟคเตอรของสารทางาน (working fluid factor, fw) ดงน ถาใช R123 เปนสารทางาน fw = 400 แตถาใช ethanol คา fw = 15,000 และถาใชนาเปนสารทางานคา fw = 45,000 สาหรบ Ku ของ FTPCT อานได 0.005 ดงนนเราจะได qd ดงน กรณ CTPCT qd = 400Ku x qc = 400 x 0.00001 x 3676.60 (4) qd = 14.71 kW/m2 (5) กรณ FTPCT qd = Ku x qc = 0.005 x 3676.60 = 18.38 kW/m2 (6) จากการคานวณดงกลาวเราจะทราบคาฟลกซความรอนของ CTPCT และ FTPCT ทสามารถทาการโอนถายได หากเราสงเกตหนวยของฟลกซความรอนซงกคออตราการถายโอนความรอนตอหนวยพนท ดงนน

ถาเราทราบพนทในการถายเทความรอนของอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบเทอรโมไซฟอน เรากจะทราบคาอตราการถายเทความรอนในหนวยวตต (Watt) ได ตวอยางเชน กรณขนาดเสนผานศนยกลางของทอทใชทา CTPCT มขนาดเทากบ 9.5 mm และสวนทาระเหยยาว 500 mm ซงมพนทในการรบความรอน 0.01492 m2/ทอน ดงนน CTPCT จะมอตราการถายโอนความรอนดงน Q = qd x A = 14.71 kW/m2 x 0.01492 m2 (7) Q = 0.2195 kW/ทอน (8) ถาหากใช CTPCT จานวน 50 ทอน จะไดอปกรณแลกเปลยนความรอนขนาด 10.98 kW เนองจากวาผลของการสรางความสมพนธของสมการ Ku ทง CTPCT และ FTPCT ผวจย9-10 ไดเสนอคาความผดพลาดไว ± 25% ดงนน อปกรณแลกเปลยนความรอนดงกลาวจะมขนาด 10.98 ± 0.25 kW การหาอตราการถายโอนความรอนของทอความรอนแบบสน

ทอความรอนแบบสน (OHP) นเปนทอความรอนททาจากทอทมหนาตดขนาดเลกๆ (capillary tube) ถกคนพบโดย Akachi และคณะ11 โดยลกษณะของสารทางานทอยภายในทอจะมสภาพเปนกอนไอ (vapor slug) และกอนของเหลว (liquid slug) ซงทงกอนของไอและกอนของเหลวนจะจดเรยงตวแบบสลบกน ในขณะททอความรอนชนดนทางาน สารทางานทมสภาพดงกลาวจะเคลอนทขนลงอยางรวดเรว โดยกอนไอและกอนของเหลวจะสลบกนไปมา ขอดของทอความรอนชนดนคอ มสมรรถนะทางความรอนสง สารทางานทอยภายในจะเคลอนทเรว ทาใหมการรบและคายความรอนไดเรว นอกจากนยงสามารถทางานไดหากถกตดตงในลกษณะเอยง

สมการสหสมพนธ ท ใช ทานายอตราการถายเทความรอนของ CEOHP ถกนาเสนอโดย Rittidech และคณะ4 และเขายงไดนาเสนอกราฟความสมพนธระหวาง Ku กบกลมตวแปรไรมต ดงรปท

= 988 kg/m3,

6



14-3

2

988-0.083(67.95×10 )(9.81)0.083

⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ (2)





=0.083kg/m3,

6



14-3

2

988-0.083(67.95×10 )(9.81)0.083

⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ (2)





=0.06795N/mและhfg=

2,519.2kJ/kgดงนนจะไดคาความรอนวกฤตเทากบ

6



14-3

2

988-0.083(67.95×10 )(9.81)0.083

⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ (2)





จากรปท7อานคาKuของCTPCTไดเทากบ0.000001

ซงจะตองคณกบแฟคเตอรของสารทำางาน(workingfluid

factor, fw)ดงน ถาใชR123 เปนสารทำางาน f

w=400

แตถาใชethanolคาfw=15,000และถาใชนำาเปนสาร

ทำางานคาfw=45,000สำาหรบKuของFTPCTอานได

0.005ดงนนเราจะไดqdดงน

กรณ CTPCT

qd=400Kuxq

c=400x0.00001x3676.60(4)

qd=14.71kW/m2(5)

กรณ FTPCT

qd=Kuxq

c=0.005x3676.60=18.38kW/m2(6)

จากการคำานวณดงกลาวเราจะทราบคาฟลกซความรอน

ของCTPCTและFTPCTทสามารถทำาการโอนถายได

หากเราสงเกตหนวยของฟลกซความรอนซงกคออตราการ

ถายโอนความรอนตอหนวยพนทดงนนถาเราทราบพนท

ในการถายเทความรอนของอปกรณแลกเปลยนความรอน

แบบเทอรโมไซฟอนเรากจะทราบคาอตราการถายเทความ

รอนในหนวยวตต(Watt)ไดตวอยางเชนกรณขนาดเสน

ผานศนยกลางของทอทใชทำาCTPCTมขนาดเทากบ9.5


mmและสวนทำาระเหยยาว500mmซงมพนทในการรบ

ความรอน0.01492m2/ทอนดงนนCTPCTจะมอตรา

การถายโอนความรอนดงน

Q=qdxA=14.71kW/m2x0.01492m2(7)

Q=0.2195kW/ทอน(8)

ถาหากใชCTPCTจำานวน50ทอนจะไดอปกรณแลก

เปลยนความรอนขนาด 10.98 kW เนองจากวาผลของ

การสรางความสมพนธของสมการKuทงCTPCTและ

FTPCT ผวจย9-10 ไดเสนอคาความผดพลาดไว ± 25%

ดงนน อปกรณแลกเปลยนความรอนดงกลาวจะมขนาด

10.98± 0.25kW

การหาอตราการถายโอนความรอนของทอความ

รอนแบบสน

ทอความรอนแบบสน(OHP)นเปนทอความรอน

ททำาจากทอทมหนาตดขนาดเลกๆ(capillarytube)ถกคน

พบโดยAkachiและคณะ11โดยลกษณะของสารทำางานท

อยภายในทอจะมสภาพเปนกอนไอ(vaporslug)และกอน

ของเหลว(liquidslug)ซงทงกอนของไอและกอนของเหลว

นจะจดเรยงตวแบบสลบกน ในขณะททอความรอนชนด

นทำางาน สารทำางานทมสภาพดงกลาวจะเคลอนทขนลง

อยางรวดเรวโดยกอนไอและกอนของเหลวจะสลบกนไป

มาขอดของทอความรอนชนดนคอมสมรรถนะทางความ

รอนสงสารทำางานทอยภายในจะเคลอนทเรวทำาใหมการ

รบและคายความรอนไดเรวนอกจากนยงสามารถทำางาน

ไดหากถกตดตงในลกษณะเอยง

สมการสหสมพนธทใชทำานายอตราการถายเท

ความรอนของCEOHPถกนำาเสนอโดยRittidechและ

คณะ4 และเขายงไดนำาเสนอกราฟความสมพนธระหวาง

Kuกบกลมตวแปรไรมตดงรปท8นอกจากนRittidech

และคณะ4ไดนำาผลการศกษาของMeazawaและคณะ12

มาทำาการเปรยบเทยบลงในกราฟนดวยสำาหรบคาความ

พลาดจากการใชสมการKuอยประมาณ± 30%

Figure 8 relation ship between Ku and dimensionless

forCEOHP4

ในปพทธศกราช2546Khandekarและคณะ3ไดนำาเสนอ

สมการสหสมพนธทใชทำานายอตราการถายเทความรอน

ของ CLOHP และแสดงการเปรยบเทยบความแตกตาง

ระหวางqexpกบq

preของทอความรอนดงรปท9

Figure 9relationshjpbetweenqexpandq

preforCLOHP3

ผเขยนสงเกตเหนวาในบทความวจยของKhandekarและ

คณะ3นนไมไดนำาเสนอกราฟความสมพนธระหวางKuกบ

กลมตวแปรไรมตสำาหรบCLOHPแตอยางไรกตามเขา

ไดเสนอสมการทใชทำานายฟลกซความรอน (qpre) ของ

CLOHP จากกลมของตวแปรไรมต โดยแสดงไวอยาง

ชดเจนทดานลางของรปท 9 ซงสามารถใชหาคาอตรา

การถายเทความรอนได


313

ในปพทธศกราช2549Rittidechและคณะ5ได

นำาเสนอสมการสหสมพนธทใชทำานายฟลกซความรอน

ของCLOHP/CVและแสดงความสมพนธระหวางKuกบ

กลมตวแปรไรมตสำาหรบCLOHP/CVดงรปท10ดงน

Figure 10 relationship between Ku and dimensionless

forCLOHP/CV5

หากพจารณาคาKuของทอความรอนแบบOHPจากรป

ท8และ10พบวามคาKuอยระหวาง0.001ถง0.01

ซงถานำาเอาคานไปหาอตราการถายเทความรอนกจะม

คาใกลเคยงกนกบทอความรอนแบบ FTPCT และมคา

สงกวาCTPCT

การหาอตราการถายโอนความรอนของแบบหมน

ทอความรอนแบบหมนเปนทอความรอนททำางาน

ในลกษณะททอหมนรอบแกนใดๆการหมนของทอความ

รอนจะเปนแบบการหมนแบบแนวรศม (หรอเรยกวา

RRHP)หรอแนวแกน(หรอเรยกวาARHP)ปจจบนทอ

ความรอนชนดนมรายงานผลการวจยนอยมากแตในขณะ

เดยวกนงานบางอยางในดานวศวกรรมหากใชทอความ

รอนชนดนประยกตใชในการระบายความรอนจะเหมาะ

สมมากตวอยางเชนประยกตใชกบระบบเบรกแบบดรม

หรอประยกตใชกบเพลาของมอเตอรหรอกงหนเปนตน

ซงเปนเรองทยงขาดแคลนผลการวจย

ในปพทธศกราช2543Waowaewและคณะ6ได

เสนอสมการสหสมพนธสำาหรบใชทำานายฟลกซการถายเท

ความรอนของRRHPดงสมการ(9)ดงน

8

มาก แต ในขณะเดยวกน งานบางอย างในด านวศวกรรม หากใชทอความรอนชนดนประยกตใชในการระบายความรอนจะเหมาะสมมาก ตวอยางเชน ประยกตใชกบระบบเบรกแบบดรม หรอประยกตใชกบเพลาของมอเตอร หรอกงหน เปนตน ซงเปนเรองทยงขาดแคลนผลการวจย

ในปพทธศกราช 2543 Waowaew และคณะ6 ไดเสนอสมการสหสมพนธสาหรบใชทานายฟลกซการถายเทความรอนของ RRHP ดงสมการ (9) ดงน

qd = 0.57-0.65

7 2 0.5 -0.85 0.1 -0.15eL6 10 ( R / g) Bo Ek Ja

d⎡ ⎤⎛ ⎞× ω ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

0.570.46

-0.35 pv 0.19V l

pl

CPr ( ( / ))

C

⎡ ⎤⎛ ⎞×⎢ − ρ ρ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

1 (9)

ถาหากทราบอณหภมทางานของทอความรอนชนดน เรากสามารถคานวณหาฟลกซความรอนไดโดยการเปดคาของคณสมบตตางๆ ของสารทางานแทนลงในสมการ (9) และเปนทสงเกตวา รายงานวจยของ Waowaew และคณะ6 นไมไดแสดงกราฟในรปของ Ku เพยงแตนาเสนอในรปความสมพนธระหวางฟลกซความรอนกบกลมตวแปรไรมตกลมทเกยวพนกนแสดงดงรปท 11 ซงในรปนแสดงคา R2 = 0.94

-0.65

2 0.5 -0.85 0.1 -0.15eL( R / g) Bo Ek Ja

d⎛ ⎞ω ⎜ ⎟⎝ ⎠

0.46pv-0.35 0.19

V lpl

CPr ( ( / ))

C

⎛ ⎞− ρ ρ⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠1

รปท 11 ความสมพนธระหวาง Ku กบกลมตวแปรไรมตของทอความรอนแบบ RRHP6

สรป ในบทความนไดนาเสนอลกษณะของทอความ

รอนชนดตางๆ และวธการคานวณหาคาอตราการถายโอนความรอนของทอความรอนดวยหลกการของกลมตวแปรไรมตหรอ Ku ของทอความรอนทง 6 ชนด กลาวคอ 1) เทอรโมไซฟอนแบบธรรมดา 2) เทอรโมไซฟอนแบบหนาตดแบน 3) ทอความรอนแบบสนชนดปลายปด 4) ทอความรอนแบบสนชนดวงรอบ 5) ทอความรอนแบบสนชนดวงรอบทมลนกนกลบ และ 6) ทอความรอนแบบหมนตามแนวรศม สมการและกราฟทใชในการคานวณหาอตราการโอนถายความรอนของทอความรอนบางชนดไดถกนามานาเสนอ ซงเปนขอมลทจาเปนสาหรบผ ทจะนาเอาทอความรอนไปประยกตใชงานเพอเปนอปกรณแลกเปลยนความรอน

กราฟความสมพนธของกลมตวแปรไรมตกบสมการทานายฟลกซความรอน หรอ Ku ของทอความรอนบางชนด ซงเปนผลงานของนกวจยตางๆ ทไดจดทาขนถกรวบรวมมานาเสนอในบทความน พรอมทงไดยกตวอยางการคานวณอยางละเอยด เพอชวยใหวศวกรหรอผออกแบบอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนเขาใจไดงายและคานวณไดอยางสะดวกและรวดเรว กตตกรรมประกาศ ผ เ ข ย น ข อ ก ร า บ ข อ บ พ ร ะ ค ณ ร อ งศาสตราจารย ดร.สมพนธ ฤทธเดช ทไดประสาทความรในดานการทางานวจยและแนวทางในการเขยนบทความวชาการ ซงทานไดแสดงความคดเหน เสนอแนะสงตางๆ รวมทงขอควรปรบปรงทเปนประโยชนตอการเขยนบทความทางวชาการน

อนง ขอขอบพระคณผชวยศาสตราจารย ดร. พพฒน อมตฉายา และผชวยศาสตราจารย ดร. สกลยา อมตฉายา ทแนะนาเกยวกบการใชฐานขอมลทเปนประโยชนตอการทาบทความวชาการน

สดทายขอขอบคณเจาของบทความวจยตางๆ ทผเขยนไดนามาศกษา และไดกลนกรองความรจนไดออกมาเปนบทความน

ถาหากทราบอณหภมทำางานของทอความรอนชนดนเราก

สามารถคำานวณหาฟลกซความรอนไดโดยการเปดคาของ

คณสมบตตางๆของสารทำางานแทนลงในสมการ(9)และ

เปนทสงเกตวา รายงานวจยของWaowaewและคณะ6

นไมไดแสดงกราฟในรปของ Ku เพยงแตนำาเสนอในรป

ความสมพนธระหวางฟลกซความรอนกบกลมตวแปรไร

มตกลมทเกยวพนกนแสดงดงรปท 11 ซงในรปนแสดง

คาR2=0.94

8

มาก แต ในขณะเดยวกน งานบางอย างในด านวศวกรรม หากใชทอความรอนชนดนประยกตใชในการระบายความรอนจะเหมาะสมมาก ตวอยางเชน ประยกตใชกบระบบเบรกแบบดรม หรอประยกตใชกบเพลาของมอเตอร หรอกงหน เปนตน ซงเปนเรองทยงขาดแคลนผลการวจย

ในปพทธศกราช 2543 Waowaew และคณะ6 ไดเสนอสมการสหสมพนธสาหรบใชทานายฟลกซการถายเทความรอนของ RRHP ดงสมการ (9) ดงน

qd = 0.57-0.65

7 2 0.5 -0.85 0.1 -0.15eL6 10 ( R / g) Bo Ek Ja

d⎡ ⎤⎛ ⎞× ω ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

0.570.46

-0.35 pv 0.19V l

pl

CPr ( ( / ))

C

⎡ ⎤⎛ ⎞×⎢ − ρ ρ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

1 (9)

ถาหากทราบอณหภมทางานของทอความรอนชนดน เรากสามารถคานวณหาฟลกซความรอนไดโดยการเปดคาของคณสมบตตางๆ ของสารทางานแทนลงในสมการ (9) และเปนทสงเกตวา รายงานวจยของ Waowaew และคณะ6 นไมไดแสดงกราฟในรปของ Ku เพยงแตนาเสนอในรปความสมพนธระหวางฟลกซความรอนกบกลมตวแปรไรมตกลมทเกยวพนกนแสดงดงรปท 11 ซงในรปนแสดงคา R2 = 0.94

-0.65

2 0.5 -0.85 0.1 -0.15eL( R / g) Bo Ek Ja

d⎛ ⎞ω ⎜ ⎟⎝ ⎠

0.46pv-0.35 0.19

V lpl

CPr ( ( / ))

C

⎛ ⎞− ρ ρ⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠1

รปท 11 ความสมพนธระหวาง Ku กบกลมตวแปรไรมตของทอความรอนแบบ RRHP6

สรป ในบทความนไดนาเสนอลกษณะของทอความ

รอนชนดตางๆ และวธการคานวณหาคาอตราการถายโอนความรอนของทอความรอนดวยหลกการของกลมตวแปรไรมตหรอ Ku ของทอความรอนทง 6 ชนด กลาวคอ 1) เทอรโมไซฟอนแบบธรรมดา 2) เทอรโมไซฟอนแบบหนาตดแบน 3) ทอความรอนแบบสนชนดปลายปด 4) ทอความรอนแบบสนชนดวงรอบ 5) ทอความรอนแบบสนชนดวงรอบทมลนกนกลบ และ 6) ทอความรอนแบบหมนตามแนวรศม สมการและกราฟทใชในการคานวณหาอตราการโอนถายความรอนของทอความรอนบางชนดไดถกนามานาเสนอ ซงเปนขอมลทจาเปนสาหรบผ ทจะนาเอาทอความรอนไปประยกตใชงานเพอเปนอปกรณแลกเปลยนความรอน

กราฟความสมพนธของกลมตวแปรไรมตกบสมการทานายฟลกซความรอน หรอ Ku ของทอความรอนบางชนด ซงเปนผลงานของนกวจยตางๆ ทไดจดทาขนถกรวบรวมมานาเสนอในบทความน พรอมทงไดยกตวอยางการคานวณอยางละเอยด เพอชวยใหวศวกรหรอผออกแบบอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความรอนเขาใจไดงายและคานวณไดอยางสะดวกและรวดเรว กตตกรรมประกาศ ผ เ ข ย น ข อ ก ร า บ ข อ บ พ ร ะ ค ณ ร อ งศาสตราจารย ดร.สมพนธ ฤทธเดช ทไดประสาทความรในดานการทางานวจยและแนวทางในการเขยนบทความวชาการ ซงทานไดแสดงความคดเหน เสนอแนะสงตางๆ รวมทงขอควรปรบปรงทเปนประโยชนตอการเขยนบทความทางวชาการน

อนง ขอขอบพระคณผชวยศาสตราจารย ดร. พพฒน อมตฉายา และผชวยศาสตราจารย ดร. สกลยา อมตฉายา ทแนะนาเกยวกบการใชฐานขอมลทเปนประโยชนตอการทาบทความวชาการน

สดทายขอขอบคณเจาของบทความวจยตางๆ ทผเขยนไดนามาศกษา และไดกลนกรองความรจนไดออกมาเปนบทความน

Figure 11 relationship between Ku and dimensionless

forRRHP6

สรป

ในบทความนไดนำาเสนอลกษณะของทอความรอนชนด

ตางๆ และวธการคำานวณหาคาอตราการถายโอนความ

รอนของทอความรอนดวยหลกการของกลมตวแปรไรมต

หรอKuของทอความรอนทง6ชนดกลาวคอ1)เทอรโม

ไซฟอนแบบธรรมดา2)เทอรโมไซฟอนแบบหนาตดแบน

3)ทอความรอนแบบสนชนดปลายปด 4)ทอความรอน

แบบสนชนดวงรอบ5)ทอความรอนแบบสนชนดวงรอบท

มลนกนกลบและ6)ทอความรอนแบบหมนตามแนวรศม

สมการและกราฟทใชในการคำานวณหาอตราการโอนถาย

ความรอนของทอความรอนบางชนดไดถกนำามานำาเสนอ

ซงเปนขอมลทจำาเปนสำาหรบผทจะนำาเอาทอความรอน

ไปประยกตใชงานเพอเปนอปกรณแลกเปลยนความรอน


กราฟความสมพนธของกลมตวแปรไรมตกบ

สมการทำานายฟลกซความรอน หรอ Ku ของทอความ

รอนบางชนด ซงเปนผลงานของนกวจยตางๆ ทไดจด

ทำาขนถกรวบรวมมานำาเสนอในบทความน พรอมทงได

ยกตวอยางการคำานวณอยางละเอยด เพอชวยใหวศวกร

หรอผออกแบบอปกรณแลกเปลยนความรอนแบบทอความ

รอนเขาใจไดงายและคำานวณไดอยางสะดวกและรวดเรว

กตตกรรมประกาศ ผเขยนขอกราบขอบพระคณรองศาสตราจารย

ดร.สมพนธ ฤทธเดช ทไดประสาทความรในดานการ

ทำางานวจยและแนวทางในการเขยนบทความวชาการซง

ทานไดแสดงความคดเหนเสนอแนะสงตางๆรวมทงขอ

ควรปรบปรงทเปนประโยชนตอการเขยนบทความทาง

วชาการน

อนง ขอขอบพระคณผชวยศาสตราจารย ดร.

พพฒนอมตฉายาและผชวยศาสตราจารยดร.สกลยา

อมตฉายาทแนะนำาเกยวกบการใชฐานขอมลทเปนประโยชน

ตอการทำาบทความวชาการน

สดทายขอขอบคณเจาของบทความวจยตางๆท

ผเขยนไดนำามาศกษาและไดกลนกรองความรจนไดออก

มาเปนบทความน

สญลกษณและความหมายFr ฟรดนมเบอร

9

สญลกษณและความหมาย

Fr ฟรดนมเบอร 2m

2 2 3v fg

Q=

h (d)ρ σ

Bo บอนดนมเบอร

12

l v-( d) g ρ ρ⎡ ⎤⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎢ ⎥σ⎝ ⎠⎣ ⎦

Ku คทาเทลดเซนมเบอร

14

l vv fg 2

v

-q / h g

⎡ ⎤⎛ ⎞ρ ρ= ρ σ⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦

Ka คามานนมเบอร Ek เอกมานนมเบอร = v/ωd2 We เวเบอรนมเบอร 2 2 3

m v fgQ / h ( d )= ρ σ Pr แพรนตนนมเบอร

l p lC / k= μ Ja จาคอบนมเบอร

fg p l v= h /C T n, N จานวนขด Rcv อตราสวนของลนกนกลบ fw แฟคเตอรของสารทางาน r รศม mm R ความเรวรอบ rpm ρl ความหนาแนนของของเหลว kg/m3 ρv ความหนาแนนของไอ kg/m3 σ แรงตงผว N/m ω ความเรวเชงมม rad/s β มมเอยง องศา Cp คาความจความรอนจาเพาะ kJ/kgoC d เสนผานศนยกลาง mm g แรงโนมถวงของโลก m/s2 v ความเรว m/s L ความยาว mm Rh รศมไฮดรอลกส mm Ta อณหภมทางาน oC Q อตราการถายโอนความรอน kW qd ฟลกซความรอนสาหรบออกแบบ W/m2

qc ฟลกซความรอนวกฤต W/m2

qpre ฟลกซความรอนทานาย W/m2

qexp ฟลกซความรอนจากการทดลอง W/m2

h เอนทาลป kJ/kg x ระยะในแนวนอน mm y ระยะในดง mm ตวกากบลาง a สวนกนความรอน c สวนทาระเหย e สวนควบแนน l ของเหลว v ไอ m คาสงสด t รวม เอกสารอางอง 1. Liu S, Li J, Chen Q. Visualization of flow

pattern in thermosyphon by ECT. Flow Measurement and Instrumentation 2007;18: 216–22.

2. Amatachaya P, Srimuang W. Comparative heat transfer characteristics of a flat two-phase closed thermosyphon (FTPCT) and a conventional two-phase closed thermosyphon (CTPCT). International Communications in Heat and Mass Transfer 2010;37:293–98.

3. Khandekar S, Charoensawan P, Manfred G, Terdtoon P. Closed loop pulsating heat pipes Part B: visualization and semi-empirical modeling. Applied Thermal Engineering 2003;23:2021–33.

4. Rittidech S, Terdtoon P, Murakami M, Kamonpet P, Jompakdee W. Correlation to predict heat transfer characteristics of a closed-end oscillating heat pipe at normal operating condition. Applied Thermal Engineering 2003;23:497–10.

5. Rittidech S, Pipatpaiboon N, Terdtoon, P. Heat-transfer characteristics of a closed-loop


9



2 2 3v fg

Q=

h (d)ρ σ


12

l v-( d) g ρ ρ⎡ ⎤⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎢ ⎥σ⎝ ⎠⎣ ⎦


14

l vv fg 2

v

-q / h g

⎡ ⎤⎛ ⎞ρ ρ= ρ σ⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦















9



2 2 3v fg

Q=

h (d)ρ σ


12

l v-( d) g ρ ρ⎡ ⎤⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎢ ⎥σ⎝ ⎠⎣ ⎦


14

l vv fg 2

v

-q / h g

⎡ ⎤⎛ ⎞ρ ρ= ρ σ⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦














Ka คามานนมเบอร

Ek เอกมานนมเบอร=v/wd2

We เวเบอรนมเบอร

9



2 2 3v fg

Q=

h (d)ρ σ


12

l v-( d) g ρ ρ⎡ ⎤⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎢ ⎥σ⎝ ⎠⎣ ⎦


14

l vv fg 2

v

-q / h g

⎡ ⎤⎛ ⎞ρ ρ= ρ σ⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦














Pr แพรนตนนมเบอร=

9



2 2 3v fg

Q=

h (d)ρ σ


12

l v-( d) g ρ ρ⎡ ⎤⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎢ ⎥σ⎝ ⎠⎣ ⎦


14

l vv fg 2

v

-q / h g

⎡ ⎤⎛ ⎞ρ ρ= ρ σ⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦














Ja จาคอบนมเบอร=

9



2 2 3v fg

Q=

h (d)ρ σ


12

l v-( d) g ρ ρ⎡ ⎤⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎢ ⎥σ⎝ ⎠⎣ ⎦


14

l vv fg 2

v

-q / h g

⎡ ⎤⎛ ⎞ρ ρ= ρ σ⎢ ⎥⎜ ⎟ρ⎝ ⎠⎣ ⎦














n,N จำานวนขด

Rcv อตราสวนของลนกนกลบ

fw แฟคเตอรของสารทำางาน

r รศม mm

R ความเรวรอบ rpm

rl ความหนาแนนของของเหลว kg/m3

rv ความหนาแนนของไอ kg/m3

s แรงตงผว N/m

w ความเรวเชงมม rad/s

b มมเอยง องศา

Cp คาความจความรอนจำาเพาะ kJ/kgoC

d เสนผานศนยกลาง mm

g แรงโนมถวงของโลก m/s2

v ความเรว m/s

L ความยาว mm

Rh รศมไฮดรอลกส mm

Ta อณหภมทำางาน oC

Q อตราการถายโอนความรอน kW

qd ฟลกซความรอนสำาหรบออกแบบ W/m2


qpre ฟลกซความรอนทำานาย W/m2


h เอนทาลป kJ/kg

x ระยะในแนวนอน mm

y ระยะในดง mm

ตวกำากบลางa สวนกนความรอน

c สวนทำาระเหย

e สวนควบแนน

l ของเหลว

v ไอ

m คาสงสด

t รวม

เอกสารอางอง1. LiuS,LiJ,ChenQ.Visualizationofflowpattern

in thermosyphonbyECT.FlowMeasurement

andInstrumentation2007;18:216–22.

2. AmatachayaP,SrimuangW.Comparativeheat

transfercharacteristicsofaflattwo-phaseclosed

thermosyphon (FTPCT) and a conventional

two-phase closed thermosyphon (CTPCT).

InternationalCommunicationsinHeatandMass


315

Transfer2010;37:293–98.

3. Khandekar S, Charoensawan P, Manfred G,

TerdtoonP.Closedlooppulsatingheatpipes

PartB:visualizationandsemi-empiricalmodeling.

AppliedThermalEngineering2003;23:2021–33.

4. RittidechS,TerdtoonP,MurakamiM,Kamonpet

P, JompakdeeW.Correlation topredict heat

transfer characteristics of a closed-end oscillating

heatpipeatnormaloperatingcondition.Applied

ThermalEngineering2003;23:497–10.

5. RittidechS,PipatpaiboonN,Terdtoon,P.Heat-

transfer characteristics of a closed-loop oscillating

heat-pipe with check valves. Applied Energy

2007;84:565–77.

6. WaowaewN,TerdtoonP,MaezawaS,Kamonpet

P,KlongpanichW.Correlationtopredictheat

transfer characteristics of a radially rotating

heatpipeatverticalposition.AppliedThermal

Engineering2003;23:1019-32.

7. Noie-BaghbanSH,MajideianGR.Wasteheat

recoveryusingheatpipeheatexchanger(HPHE)

forsurgeryroomsinhospitals.AppliedThermal


8. ShwinCW,KuoCH,JiaDW,WeiLH.Anovelvapor

chamberanditsperformance.InternationalJournal

ofHeatandMassTransfer2010;53:2377–84.

9. PayakarukT,TerdtoonP,RitthidechS.Correlations

to predict heat transfer characteristics of an

inclined closed two-phase thermosyphon at

normaloperatingconditions.AppliedThermal


10. RittidechS,SrimuangW.Correlationtopredict

heat-transfer characteristics of a vertical flat

thermosyphon(VFT)atnormaloperatingconditions.

InternationaljournalofHeatandMassTransfer

2010;53:5984-87.

11. AkachiH,PolasekF,StulcP.Pulsatingheat

pipes.Proceedingofthe5thInternationalHeat

PipeSymposium;1996;Melbourne,Australia.

1992.p.208-17.

12. MaesawaSK,MinamisawaGA,AkachiH.Thermal

performance of capillary tube thermosyphon.

Proceedingsofthe11thInternationalHeatPipe

Conference;1996:Albuquerque,NewMexico,

1996,p.791–95.

บทความวิชาการ · pdf [email protected] * corresponding...

Documents