Fundamental Study of Heat and Mass Transfer in Inclined Rectangular Fin Heat Exchanger Cooled by Thermoelectric Modules

การศึกษาพื้นฐานของการถ่ายเทมวลและความร้อนในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบครับสี่เหลี่ยมผืนผ้าในแนวเอียงโดยใช้เทอร์โมอิเล็กตริกทำความเย็น

Name: Charnwit Udomsakdigool

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. School of Energy and Materials. Energy Technology

Name: ชาญวิทย์ อุดมศักดิกุล

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะพลังงานและวัสดุ. สาขาวิชาเทคโนโลยีพลังงาน

keyword: Thermoelectric Module

; Dehumidifiers

; Heat Sink

; Heat Transfer

; CFD

Abstract: This dissertation studied on free convection of heat and mass transfer in inclined rectangular fin heat exchanger cooled by thermoelectric modules. The system main components consist of rectangular fin heat exchangers, thermoelectric modules, and control equipment. Testing was performed using a 1 m3 room equipped with an automatic humidifier controller. In the first part, we used a common computation fluid dynamic (CFD, CFX software) to simulate temperature distribution of the downward air flow through the channels between the fins of the heat exchanger. Two configurations were considered namely vertical and inclined at 15? from vertical plane. Simulation results are consistent with results derived from experiments. Next a pre-experimentation of small scale prototype of thermoelectric Dehumidifier (TED) was designed and constructed. It was composed of two thermoelectric (TE) cooling modules (MT2-1, 6-127), (2 in serial) mounted between the rectangular fin heat exchangers with dimension 140?240?35 mm. The hot side was cooled by a ventilation fan whereas the air flows naturally on the cold side (free convection). The effect of position of fan was investigated experimentally. It was concluded that using air as cooling fluid would probably not ensure high heat transfer cooling and good dehumidification performance as temperature at the cold side heat exchanger was relatively high. Consequently a new prototype of TED was designed and constructed. It was composed of eight thermoelectric (TE) cooling modules (MT2-1, 6-127), (2 in serial and 4 in parallel) mounted between the rectangular fin heat exchangers with dimensions of 140?410?35 mm. Water was used to cool the hot side of TED while at the cold side the air flow downward naturally. The testing room with volume space of 1 m3 was controlled at various relative humidity namely (RH) 70%, 80% and 90%, respectively. Heat transfer in the vertical and inclined (15?) configurations were studied by considering covered and uncovered cold side heat exchanger where humidity condensation took place. Our experimental TED prototype included four dehumidifying cold sides with one water cooling circuit. In this thesis, results presented concern only the downward cold side. The corresponding cooling capacity is 61.52 W. The Coefficient of Performance (COP) of TED is 0.64. The condensed amount of water in the vertical position of the various relative humidity considered (70%, 80% and 90%) are 239, 366, 684 g/day for uncovered TED cold side and 352, 466, 813 g/day for the TED with acrylic and large opening cover, respectively. While in the inclined configuration the condensed water for the above conditions are 108, 148, 389 g/day and 157, 385, 530 g/day for uncovered and covered TED. Therefore, using water as cooling fluid is recommended for TED. The cold side has to be covered with large opening. Inclining the TED did not increase the performance of TED.

Abstract: งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการถ่ายเทมวลและความร้อนแบบอิสระของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบ ครีบสี่เหลี่ยมผืนผ้าในแนวเอียงโดยใช้เทอร์โมอิเล็กตริกทำความเย็น ระบบมีส่วนประกอบหลักคือ3 ครีบระบายความร้อนแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้า เทอร์โมอิเล็กตริกโมดูล และอุปกรณ์ควบคุมความซื้น ได้ ทำการทดสอบโดยใช้ห้องควบคุมความซื้นอัตโนมัติขนาด 1 ลูกบาศก์เมตร โดยในขั้นต้นได้ใช้ โปรแกรม Computational Fluid Dynamics (CFD, CFX software) คำนวณหา การกระจายของ อุณหภูมิของอากาศที่ไหลผ่านระหว่างครีบแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบไหลลงด้านล่าง (Downward flow) ทั้ง 2 แบบ คือ แบบแนวดิ่ง และแบบแนวเอียง 15 องศาจากแนวดิ่งในแนวตั้ง ซึ่งจากผลการ จำลองพบว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของอากาศในครีบทั้งในแนวตั้งและแนวเอียง มีค่าสอดคล้องกับการทดลอง จากนั้นได้ทำการออกแบบและสร้างเครื่องลดความซื้นต้นแบบ ประกอบด้วยเทอร์โมอิเล็กตริก จำนวน 2 โมดูล (MT2-1,6-127) ซึ่งมีการต่อแบบอนุกรม ติดตั้งอยู่ระหว่างครับระบายความร้อน แบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 140x240x35 มิลลิเมตร โดยที่ด้านร้อนของครีบจะระบายความร้อนโดย พัดลม ส่วนด้านเย็นจะเป็นการพาความร้อนแบบอิสระ ได้ทำการศึกษาผลตำแหน่งพัดลมที่ติตตั้ง ซึ่งจากผลการทดสอบ พบว่า การใช้อากาศระบายความร้อนที่ด้านร้อน จะทำให้สมรรถนะของการลด ความซื้นไม่ดีเท่าที่ควร ส่งผลให้อุณหภูมิด้านเย็นสูงตามไปด้วย จากนั้นได้ทำการออกแบบและสร้างเครื่องลดความซื้นต้นแบบขึ้นมาใหม่ ประกอบด้วยเทอร์โมอิเล็ก ตริกจำนวน 8 โมดูล (MT2-1,6-127) ซึ่งมีการต่อแบบอนุกรมจำนวน 2 โมดูล และขนานกัน 4 ชุด ติดตั้งอยู่ระหว่างครีบระบายความร้อนแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 140x410x35 มิลลิเมตร โดยที่ ด้านร้อนของครีบจะใช้น้ำระบายความร้อน ส่วนด้านเย็นจะเป็นการพาความร้อนแบบอิสระแบบไหล ลงด้านล่าง (Downward flow) ตามธรรมชาติ ทดสอบในห้องควบคุมความซื้นที่มีปริมาตร 1 ลูกบาศก์เมตร ควบคุมความซื้นที่ 70%, 80% และ90% ได้ทำการศึกษาถ่ายเทความร้อนและผล ของมุมในการติดตั้งเครื่องในแนวตั้งและติดตั้งในแนวเอียง 15 องศาจากแนวดิ่ง รวมถึงการทดสอบ การกลั่นตัวของน้ำในเครื่องลดความซื้นแบบมีฝาครอบและ ไม่มีฝาครอบที่ด้านเย็นของครีบ การ ทดสอบเครื่องลดความซื้นต้นแบบของเรา จะเป็นการลดความซื้นที่ด้านเย็นทั้งสี่ด้านโดยใช้น้ำระบาย ความร้อน ดังนั้นในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ จะนำเสนอผลการทดสอบการลดความซื้นของครีบด้านเย็น เพียงด้านเดียวจากสี่ด้าน พิจารณาแบบไหลลงด้านล่าง (Downward flow) จากการทดสอบ พบว่า ความสามารถในการทำความเย็นเท่ากับ 61.52 วัตต์ สมรรถนะในการทำความเย็นเท่ากับ 0.64 อัตรา การกลั่นตัวของน้ำในแนวดิ่งที่ความซื้น 70%,80% และ 90% ได้เท่ากับ 239,366,684 กรัมต่อ วัน สำหรับเครื่องลดความซื้นแบบไม่มีฝาครอบ และ 352, 466, 813 กรัมต่อวัน สำหรับเครื่องลด ความซื้แบบมีฝาครอบด้วยอาคลิลิคแบบช่องเปิด ส่วนอัตราการกลั่นตัวของน้ำในแนวเอียงที่สภาวะ เดียวกัน เท่ากับ 108, 148, 389 กรัมต่อวัน สำหรับเครื่องลดความซื้นแบบไม่มีฝาครอบ และ 157, 385, 530 กรัมต่อวันและมีฝาครอบ เพราะฉะนั้นการใช้น้ำเป็นสารทำความเย็นสามารถใช้ในเครื่อง ลดความซื้นได้ โดยที่ด้านเย็นของเครื่องจะเป็นแบบมีฝาครอบแบบซ่องเปิด และความเอียงของเครื่อง ลดความซื้นไม่ได้ทำให้สมรรถนะของเครื่องเพิ่มสูงขึ้นแต่อย่างใด

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Jongjit Hirunlabh

Role: Advisor

Name: Joseph Khedari

Role: Advisor

Name: จงจิตร์ หิรัญลาภ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: โจเซฟ เคตารี

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2005

Modified: 2011-03-20

Issued: 2008-11-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741849923

CallNumber: ET710

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Energy Technology

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ET710.pdf	2.14 MB	197	2026-01-03 17:37:32
2	ET710ab.pdf	97.5 KB	58	2026-01-03 17:37:45
3	ET710abth.txt	3.13 KB	42	2026-01-03 17:38:05
4	ET710aben.txt	3.31 KB	24	2019-12-06 13:42:25

ใช้เวลา

-0.94804 วินาที