Дослідження ефективності теплопередачі гнітової теплової трубки з індукційним нагріванням осердя з магнітної нержавіючої сталі
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.613-621Ключові слова:
теплова трубка, осердя, термічний опір, тепловий потік, теплопровідність, резонансний контур, частотаАнотація
Представлено результати математичного моделювання теплової трубки з індукційним нагрівом осердя, призначеної для ефективної передачі низькотемпературного теплового потоку робочій рідині в умовах обмежених габаритів. Розглянуто конструкцію, що включає тонкостінний корпус з міді, пористу гнітову структуру із сітки з немагнітної нержавіючої сталі та осердя з магнітної нержавіючої сталі, яке нагрівається за допомогою циліндричної індукційної котушки, розміщеної на корпусі над осердям. На основі фізичних моделей теплообміну розроблено математичний опис процесів, що враховує індукційне виділення тепла, теплоємність компонентів трубки та теплові втрати при вільній конвекції. Встановлено залежність динаміки нагріву та теплової ефективності від кута нахилу теплової трубки відносно вертикалі. Результати розрахунків показали, що при вертикальному розташуванні досягається максимальна ефективність, а зі збільшенням кута нахилу понад 60° спостерігається зростання гравітаційного опору руху рідини, що призводить до поступового зменшення теплопередачі. Показано, що при нахилах до 80° працездатність конструкції зберігається, однак для забезпечення стабільної роботи при ще більших кутах необхідні додаткові заходи: зменшення радіуса пор гнітової структури для підвищення капілярного тиску, збільшення товщини або кількості шарів сітки, а також підбір робочих рідин із більш сприятливими змочувальними властивостями.
Посилання
Vashchyshak, S. Vashchyshak, T. Mazur, & M. Mazur, Study of the influence of the environment on the efficiency of induction heating of low-temperature heat pipe, Physics and Chemistry of Solid State, 5(4), 787–794 (2024); https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.787-794.
Mrs. J. Emeema. Heat Pipes – A Review on Performance Parameters. International Journal of Creative Research Thoughts, 6(2), 746 (2018); https://ijcrt.org/papers/IJCRT1892456.pdf.
V. Agarwal, S. Jain, K. Vya, G. Jain, A Review Paper on Role of Heat Pipes in Cooling, International Journal of Emerging Trends in Electrical and Electronics, 11(2), 154 (2015); https://www.academia.edu/29562085/A_Review_Paper_on_Role_of_Heat_Pipes_in_Cooling_CTAE_1_2_GITS_3_4?uc-g-sw=85697005.
I.R. Vashchyshak, Multi-fuel boiler with heat pipes. Scientific Bulletin of UNFU, 28(1), 74 (2018). https://doi.org/10.15421/40280115.
AZOM. S-Glass Properties, Electronic resource; https://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=769.
Dow Corning. SE 4486 CV 330ml, Electronic resource; https://octopart.com/datasheet/se+4486+cv+330ml-dow+corning-8663911.
Enameled wire PEV-2-0.25, Electronic resource; Режим доступу: https://archive.org/details/B-001-014-096/page/14/mode/2up.
Syntoflex 515, Electronic resource; https://tantal-td.prom.ua/ua/p1130399510-sintofleks-515-025.html.
G.P. Peterson, An Introduction to Heat Pipes: Modeling, Testing, and Applications. New York: Wiley, 352 (1994); https://scispace.com/papers/an-introduction-to-heat-pipes-modeling-testing-and-2y3lhct4sj?citations_page=3.
A.V. Hilchuk, A.A. K halatov, T.V. Donyk, Teoriia teploprovidnosti. Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho, 248 (2022); https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/f2c859d5-be0b-486f-80c1-7e3fc320b662/content.
B. Dzundza, O. Kostyuk, & T. Mazur, Software and Hardware Complex for Study of Photoelectric Properties of Semiconductor Structures. 2019 IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kyiv, 16-18 April, (2019); https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783544.
B.S. Dzundza, V.V. Prokopiv, Т.М. Mazur, L.D. Yurchyshyn, Automation of measurements of photoelectric parameters of high-impedance semiconductor films. Physics and chemistry of solid state, 19(4), 363-367 (2018); https://doi.org/10.15330/pcss.19.4.363-367.
A. Faghri, Heat Pipe Science and Technology. Washington: Taylor & Francis, 832 (1995); https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=1987184.
D.A. Reay, P.A. Kew, R.J. McGlen, Heat Pipes: Theory, Design and Applications. 6th ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 432 (2014); https://pdfcentro.com/library/heat-pipes-theory-design-and-applications-4971452.
K. Blauciak, P. Szymanski, & D. Mikielewicz, The Influence of Loop Heat Pipe Evaporator Porous Structure Parameters and Charge on Its Effectiveness for Ethanol and Water as Working Fluids. Materials, 14(22), 7029 (2021); https://doi.org/10.3390/ma14227029.
NIST Chemistry WebBook/NIST Standard Reference Database Number 69; https://doi.org/10.18434/T4D303.
Y.P. Pao, Fluid Mechanics. New York: John Wiley & Sons, 512 (1981); https://www.abebooks.com/Fluid-Mechanics-Pao-Richard-H.F-John/31424906055/bd.
J.D. Kraus, Electromagnetics. New York: McGraw-Hill, 672 (1992); https://www.academia.edu/22648236/ELECTROMAGNETICS_SIMPLY_EXPLAINED.
F.T. Ulaby, Fundamentals of Applied Electromagnetics. Boston: Pearson, 832 (2015); https://mrce.in/ebooks/Electromagnetics%20(Applied)%20Fundamentals%208th%20Ed.pdf.
Y. Kusyi, V. Stupnytskyy, O. Kostiuk, O. Onysko, E. Dragašius, S. Baskutis, R. Chatys. Control of the parameters of the surface layer of steel parts during their processing applying the material homogeneity criterion. Eksploatacja i Niezawodnosc, 26 (3), 187794 (2024); https://doi.org/10.17531/ein/187794.
ASM Handbook. Vol. 1: Properties and Selection: Irons, Steels and High-Performance Alloys. Materials Park, OH: ASM International, 1024 (1990); https://doi.org/10.31399/asm.hb.v01.9781627081610.
B.D. Cullity, C.D. Graham, Introduction to Magnetic Materials. Hoboken, NJ: Wiley-IEEE Press, 608 (2011); https://www.wiley.com/en-us/Introduction+to+Magnetic+Materials%2C+2nd+Edition-p-9781118211496.
D.J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics. Boston: Pearson, 840 (2014); https://books.google.com/books/about/Introduction_to_Electrodynamics.html?id=J9ygBwAAQBAJ.
E. Kreyszig, Advanced Engineering Mathematics. Hoboken, NJ: Wiley, 1 024 (2011); http://www.uop.edu.pk/ocontents/AdvancedEngineeringMathematics.pdf.
F. Beer, E.R. Johnston, Vector Mechanics for Engineers. New York: McGraw-Hill, 920 (2006); https://www.mheducation.com/highered/product/Vector-Mechanics-for-Engineers-Statics-and-Dynamics-Beer.html.
O. Onysko, V. Kopei, C. Barz, Y. Kusyi, S. Baskutis, M. Bembenek, P. Dašić, V. Panchuk. Analytical Model of Tapered Thread Made by Turning from Different Machinability Workpieces. Machines, 12(5), 313(2024); https://doi.org/10.3390/machines12050313.
S. Ramo, J. R. Whinnery, T. Van Duzer, Fields and Waves in Communication Electronics. New York: Wiley, 864 (1994); https://www.wiley.com/en-us/Fields+and+Waves+in+Communication+Electronics%2C+3rd+Edition-p-9780471585510.
R.F. Harrington, Time-Harmonic Electromagnetic Fields. Hoboken, NJ: Wiley-IEEE Press, 560 (2001); https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=418936.
Xuecheng Fu, Mingyang Ma, Shumiao Wang, Chunming Teng, Wenfeng Liang, Heat generation and transfer simulation of a high temperature heat pipe under induction heating based on a coupled model, Applied Thermal Engineering, 232, (2023); https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.121025.
A.E. Fitzgerald, C. Kingsley, S.D. Umans, Electric Machinery. New York: McGraw-Hill, 736 (2003); https://mrce.in/ebooks/Electric%20Machinery%20Fitzgerald%20&%20Kingsley%E2%80%99s%207th%20Ed.pdf.
P.C. Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics. New York: Wiley, 512 (2014); https://mrce.in/ebooks/Electric%20Machines%20&%20Power%20Electronics%20Principles%203rd%20Ed.pdf.
P. Szymanski, D. Mikielewicz, & S. Fooladpanjeh, Current Trends in Wick Structure Construction in Loop Heat Pipes Applications: A Review. Materials, 15(16), 5765 (2022); https://doi.org/10.3390/ma15165765.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Iryna Vashchyshak, Serhii Vashchyshak, Tetiana Mazur, Myroslav Mazur
Ця робота ліцензованаІз Зазначенням Авторства 3.0 Міжнародна.
