Optimization of bent-flattened sintered-grooved wick miniature heat pipe with double heat sources

การหาค่าที่เหมาะสมที่สุดของท่อความร้อนขนาดเล็กวัสดุพรุนซินเตอร์-ร่องแบบอัดแบนและดัดโค้งที่มีแหล่งความร้อนสองแหล่ง

Name: Wanchai Pileug

LCSH: Heat pipes

LCSH: Heat pipes -- Permeability -- Measurement

LCSH: Heat -- Transmission

Abstract: Miniature heat pipes have been widely employed in dissipating heat from electronic circuit boards of laptop computers and other electronic devices. These heat pipes must be bent, flattened, and used with multiple heat sources due to space constraints in these electronic boards. Although there have been previous mathematical models studying the phenomena occurring in these heat pipes in order to predict their thermal performance, high discrepancies were found. This is because these models cannot explain specific internal phenomena especially at the evaporator section and condenser section. Hence, this research has established a mathematical model to describe the heat transfer performance of the heat pipes. Normally, miniature heat pipes using sintered-grooved wick and water as the working fluid are focused. The established model accurately simulates the physical phenomena within the heat pipes. This model includes a three-dimensional calculation of heat and fluid flow within the heat pipe wall, the sintered-grooved wick, and the vapor core at steady-state condition. Additionally, it includes various variables in special cases where there is fluid maldistribution within the sintered-grooved wick, such as fluid receding within the evaporator section and/or excess fluid accumulated in the vapor-core of the condenser section of the heat pipe. From the calculations it was found that, the model effectively describes the phenomena within the heat pipe. The presented model has been verified with previously available mathematical models and good agreement in results were found. Furthermore, the computed results from the mathematical model were validated with experimental results obtained from heat pipes with bending, flattening, with multiple heat sources conditions. This provided important insights into the thermodynamics controlling heat sources and the impact of curved and flattened heat pipes on heat transfer performance. It was found that, they were in good agreement, with STD of 7.43%. Moreover, the results from the model simulation were utilized to determine the optimal design of the bent-flattened-multiple-heat-sources heat pipes, with actual production data from the industrial sector with the controlled function of economic conditions. It was concluded that, heat pipes with a diameter of 6 mm without flattening or bending, and heat source with higher heat flux placed near to the condenser section of the heat pipe, should be manufactured for the optimum criteria.

Abstract: มีการใช้ท่อความร้อนขนาดเล็กในการระบายความร้อนชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป ซึ่งท่อความร้อนเหล่านี้มักจะดัดโค้ง กับอัดแบน และใช้กับแหล่งความร้อนที่มีแหล่งความร้อนหลายแหล่ง เนื่องด้วยเหตุผลของพื้นที่ที่จำกัดในชิ้นส่วนเหล่านั้น ถึงแม้จะมีแบบจำลองคณิตศาสตร์ก่อนหน้านี้ที่ได้ศึกษาถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นภายในท่อความร้อนข้างต้นแต่เป็นแบบจำลองที่มีความคลาดเคลื่อนสูง ทั้งนี้คาดว่าเป็นเพราะแบบจำลองเหล่านั้นยังไม่ได้รวมเอาปรากฏการณ์บางอย่างเข้าไปด้วย งานวิจัยนี้จึงได้พัฒนาแบบจำลองคณิตศาสตร์ขึ้นเพื่อประเมินสมรรถนะทางความร้อนของท่อความร้อน โดยทั่วไปท่อความร้อนจะเป็นท่อความร้อนขนาดเล็ก มีวัสดุพรุนแบบซินเตอร์-ร่องและมีน้ำเป็นสารทำงานซึ่งแบบจำลองที่พัฒนาขึ้นสามารถจำลองสภาพการทำงานทางฟิสิกส์ได้เป็นอย่างดี แบบจำลองนี้รวมคำอธิบาย 3 มิติของความร้อนและการไหลของของเหลวภายในผนังท่อความร้อน วัสดุพรุน และแกนไอในสภาวะคงตัว แบบจำลองคณิตศาสตร์นี้ยังได้มีการเพิ่มเติมส่วนที่จะคำนวณหาตัวแปรต่างๆในกรณีที่มีการกระจายตัวของของเหลวภายในวัสดุพรุนในกรณีพิเศษ เช่น การถอยกลับของของเหลวภายในส่วนทำระเหย และ/หรือการสะสมของของเหลวส่วนเกินในแกนไอในส่วนควบแน่นของท่อความร้อน ซึ่งเมื่อมีการคำนวณแล้วพบว่าสามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์ภายในท่อความร้อนได้เป็นอย่างดี แบบจำลองที่นำเสนอนี้ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องโดยการเปรียบเทียบกับแบบจำลองคณิตศาสตร์ในลักษณะคล้ายคลึงกัน พบว่ามีความสอดคล้องกันเป็นอย่างดี นอกจากนี้ได้มีการเปรียบเทียบผลการคำนวณจากแบบจำลองคณิตศาสตร์กับผลการทดลองจริงที่ได้จากท่อความร้อนที่โค้งงอและแบนซึ่งมีแหล่งความร้อนสองแห่ง ผลลัพธ์นี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ที่ควบคุมแหล่งความร้อน และผลกระทบของท่อความร้อนที่ดัดโค้งและอัดแบนต่อสมรรถนะทางความร้อนของท่อความร้อน พบว่ามีความสอดคล้องกันเป็นอย่างดี โดยมีช่วงความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ 7.43 % นอกจากนี้ งานวิจัยนี้ยังได้นำเอาผลจากการจำลองสภาพโดยแบบจำลองข้างต้นไปใช้ในการหาค่าที่เหมาะสมที่สุดของท่อความร้อนแบบโค้งงอกับอัดแบนและมีแหล่งความร้อนหลายแหล่งโดยใช้ข้อมูลการผลิตจริงจากภาคอุตสาหกรรมโดยมีเงื่อนไขทางเศรษฐศาสตร์ที่ดีที่สุด พบว่าควรผลิตท่อความร้อนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มม ไม่มีการอัดแบน ไม่มีการดัดโค้ง และควรให้แหล่งความร้อนที่มีค่าฟลักซ์ความร้อนสูงอยู่ใกล้กับส่วนควบแน่น

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Pradit Terdtoon

Role: Advisor

Name: Phrut Sakulchangsatjatai

Role: Advisor

Name: Niti Kammuang-lue

Role: Advisor

Created: 2024

Modified: 2024-10-28

Issued: 2024-10-28

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctor's degree

Descipline: Mechanical Engineering

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	600651010.pdf	4.14 MB

ใช้เวลา

0.034649 วินาที