Performance Enhancement of a Close-loop Thermosyphon Boiler via the use of Water-ethanol Mixtures

อนุวัฒน์ บำรุงกิจ; ธนาพล สุขชนะ

ผู้แต่ง

อนุวัฒน์ บำรุงกิจ สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์และสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ จังหวัดพระนครศรีอยุธยา ประเทศไทย
ธนาพล สุขชนะ สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์และสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ จังหวัดพระนครศรีอยุธยา ประเทศไทย

คำสำคัญ:

หม้อน้ำ, เทอร์โมไซฟอน, เอทานอล, สมรรถนะ, อัตราส่วนผสม

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของส่วนผสมของเอทานอลในน้ำกลั่นที่ใช้เป็นสารทำงานในหม้อน้ำเทอร์โมไซฟอนวงจรปิด เพื่อศึกษาสมรรถนะในการถ่ายโอนความร้อนที่สัมพันธ์กับอัตราส่วนผสมของเอทานอล โดยอีวาโปเรเตอร์มีปริมาตรเท่ากับ 95% ของปริมาตรทั้งระบบ ท่อไอระเหยและท่อของเหลวไหลกลับเป็นท่อทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 20 mm ทดลองด้วยอัตราส่วนผสมของเอทานอลกับน้ำกลั่นในช่วง 10–90% โดยปริมาตร และด้วยฟลักซ์ความร้อนคงที่เท่ากับ 50–300 kW/m² คอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ อุณหภูมิทางเข้าคงที่เท่ากับ 25°C ที่อัตราการไหลเชิงมวลคงที่ จากผลการทดลอง พบว่า อัตราส่วนผสมของเอทานอลที่ 40% เพิ่มสมรรถนะในการถ่ายโอนความร้อนในช่วง ฟลักซ์ความร้อนไม่เกิน 200 kW/m² อย่างไรก็ตาม เมื่ออัตราส่วนผสมของเอทานอลสูงกว่า 40% การเพิ่มขึ้นของสมรรถนะลดลงเมื่ออัตราส่วนผสมเพิ่มมากขึ้น

References

Sukchana, T., 2020, “Design, Cons- truction and Testing of a Horizontal Thermo- syphon Boiler,” KMUTT Research and Development Journal, 43 (1), pp. 67–78. (In Thai).

Jaiboonma, C. and Sukchana, T., 2020, “Optimum Water Filling Ratio for a Closed Loop Thermosyphon with Evaporator as a Boiler,” Journal of Science and Technology Mahasarakham University, 39 (2), pp. 645-652. (In Thai).

Chehade, A.A., Louahlia-Gualous, H., Le Masson, S., Victor, I. and Abouzahab-Damaj, N., 2014, “Experimental investigation of Thermosyphon Loop Thermal Performance,” Energy Conversion and Management, 84, pp. 671-680.

Aghel, B., Rahimi, M. and Almasi, S., 2017, “Heat Transfer Enhancement of Two‑ phase Closed Thermosyphon using a Novel Cross‑flow Condenser,” Heat Mass Transfer, 53, pp. 765-773.

Jafari, D., Marco, P.Di., Filippeschi, S. and Franco, A., 2017, “An experimental Investigation on the Evaporation and Conden- sation Heat Transfer of Two-phase Closed Thermosyphons,” Experimental Thermal and Fluid Science, 88, pp. 111-123.

Lataoui, Z. and Jemni, A., 2017, “Experimental Investigation of a Stainless Steel Two-phase Closed Thermosyphon,” Applied Thermal Engineering, 121, pp. 721-727.

Naresh, Y. and Balaji, C., 2017, “Experimental Investigations of Heat Transfer from an Internally Finned Two Phase Closed Thermosyphon,” Applied Thermal Engineering, 112, pp. 1658–1666.

Naresh, Y. and Balaji, C., 2018, “Thermal Performance of an Internally Finned Two Phase Closed Thermosyphon with Refrigerant R134a: A Combined Experimental and Numerical Study,” International Journal of Thermal Sciences, 126, pp. 281-293.

Kima, Y., Shina, D.H., Kima, J.S., Youb, S.M. and Leea, J., 2018, “Boiling and Condensation Heat Transfer of Inclined Two-phase Closed Thermosyphon with Various Filling Ratios,” Applied Thermal Engineering, 145, pp. 328-342.

Chen S. and Yang J., 2016, “Loop Thermosyphon Performance Study for Solar Cells Cooling,” Energy Conversion and Management, 121, pp. 297-304.

Gedik E., 2016, “Experimental Inves-tigation of the Thermal Performance of a Two-phase Closed Thermosyphon at Different Operating Conditions Engine,” Energy and Buildings, 127, pp. 1096-1107.

Kannan, K. and Kamatchi, R., 2020, “Augmented Heat Transfer by Hybrid Thermosyphon Assisted Thermal Energy Storage System for Electronic Cooling,” Journal of Energy Storage, 27, pp. 1-10.

Sukchana, T. and Pratinthong, N., 2017, “Effect of Bending Position on Heat Transfer Performance of R-134a Two-phase Close Loop Thermosyphon with an Adiabatic Section using Flexible Hoses,” International Journal of Heat and Mass Transfer, 114, pp. 527-535.

Long, Z.Q. and Zhang, P., 2012, “Impact of Cooling Condition and Filling Ratio on Heat Transfer Limit of Cryogenic Thermo-syphon,” Cryogenics, 52 (1), pp. 66-76.

Long, Z.Q. and Zhang, P., 2013, “Heat Transfer Characteristics of Thermo-syphon with N2–Ar Binary Mixture Working Fluid,” International Journal of Heat and Mass Transfer,” 63, pp. 204-215.