Experimental study on the thermal performance of the flat plate pulsating heat pipe with hydrophilic and hydrophobic surfaces
친수성 및 소수성 표면을 가진 평판 진동형 히트파이프의 열 성능에 관한 실험적 연구
- 주제(키워드) 진동형 히트파이프 , 친수성 표면 , 소수성 표면 , 열 저항 , 접촉각 , 경사각도 , Pulsating heat pipe (PHP) , hydrophilic surface , hydrophobic surface , Thermal resistance , Contact angle , inclination angle
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김대중
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- UCI I804:11029-000000066214
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
표면 습윤 특성에 따른 폐쇄 루프 평판형 진동형 히트 파이프(PHP)의 대한 열 성능 특성을 조사하기 위해 5가지 유형의 PHP를 제작하여 실험을 수행하였다. Case 1, 2, 3은 각각 친수성, 소수성, 구리 표면이고, case4 와 5는 증발부, 단열부, 응축부가 각각 친수성 /구리 / 소수성, 소수성 / 구리 / 친수성 표면으로 이루어져 있다. 작동 유체는 3차 증류수이고 충진율은 50%로 고정하였다. 모든 실험은 수직 위치(90 °), 60°, 45°, 30°, 수평 위치(0°)에서 수행되었으며, PHP의 증발부가 아래에 위치한 bottom heat mode로 진행하였다. 실험 결과, 친수성 PHP가 제일 열 저항이 낮고 소수성 PHP에서 dry-out 현상이 발생하여 열 저항이 높은 것으로 나타났다. 증발부가 친수성 표면인 경우 liquid slug와 vapor plug의 진동 운동이 강하고 낮은 유동 저항으로 열 성능에 영향을 미쳤다. 친수성 PHP에서 vapor plug와 벽 사이의 얇은 thin liquid film 길이는 소수성, 구리 PHP보다 길었다. 마지막으로 PHP의 경사각이 수직 위치에 가까울수록 작동 할 수 있는 PHP의 input power가 높아지고 열 저항이 낮았다. 중력은 PHP의 열 성능을 높이는 데 도움이 되므로 PHP를 수직으로 배치 할 때 열 저항을 줄이는 데 도움이 됨을 확인 하였다.
more초록/요약
A series of experiments were performed to investigate the heat performance characteristics of closed- loop type flat-plate pulsating heat pipe (FP-PHP) with different surface wetting characteristic. case 1,2 and 3 are hydrophilic, hydrophobic and copper surfaces, respectively, and the evaporator, adiabatic section, and condenser of cases 4 and 5 are hydrophilic surface / bare / hydrophobic surface, hydrophobic surface/bare/hydrophilic surface, respectively. The working fluid was deionized water, and the filling ratio was fixed at 50%. All experiments were performed in a vertical position (90°), 60°, 45°, 30°, and horizontal position (0°), PHP is set up activated with bottom heat mode. As a result of the experiment, the hydrophilic PHP showed the lowest thermal resistance and the hydrophobic PHP had a high thermal resistance due to the dry-out phenomenon. When the evaporator is a hydrophilic surface, the oscillation motion of the liquid slug and vapor plug is strong, and the low flow resistance affects the thermal performance. The thin liquid film length between the vapor plug and the wall in hydrophilic PHP was longer than in other PHP. Finally, the closer the inclination angle of PHP is to the vertical position, the higher the input power of PHP that can operate and the lower the thermal resistance. Since gravity force helps to increase the thermal performance of PHP, it was confirmed that it helps to reduce thermal resistance when the PHP is vertically arranged.
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