Wpływ niedokładności prac instalacyjnych na działanie termosyfonowego wymiennika ciepła wspierającego ogrzewanie budynków

• Autorzy: Wojtasik K. , Zajączkowski B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2018.7.1

Warianty tytułu

EN

The Influence of Installation Inaccuracy on the Work of Thermosyphon Heat Exchanger for Passive Heating of Buildings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Termosyfony są pasywnymi urządzeniami transportującymi ciepło. Ich efektywność zależy od wielu parametrów, w tym od dokładności umieszczenia rury w stosunku do płaszczyzny pionowej. Może zdarzyć się, że w czasie montażu lub podczas użytkowania instalacji dojdzie do pochylenia termosyfonu. Wykazano, że nawet niewielkie odchylenie może wpływać na procesy cieplne wewnątrz urządzenia i prowadzić do powstawania tzw. wrzenia gejzerowego [5]. Celem artykułu jest ukazanie zależności w jaki sposób niewielkie pochylenie termosyfonu wpływa na działanie urządzenia. Dotyczy to szczególnie zmiany w rozkładzie temperatury wzdłuż rury oraz pojawieniu się fluktuacji ciśnienia. Badania eksperymentalne termosyfonu przeprowadzono z czynnikiem R134a i stopniem napełnienia 0,7. Badano działanie urządzenia w zakresie temperatury wody grzewczej od 40°C do 80°C oraz kątów pochylenia od 0° do 20°. Zaobserwowano powstawanie gejzerów jedynie przy pochyleniu 5° i 10°. W rzeczywistych instalacjach istnieje duże ryzyko niewielkiego odchylenia rury od idealnego pionu. Dodatkowo, zmiana parametrów geometrycznych (wydłużenie rury lub zmniejszenie średnicy) lub czynnika roboczego (na wrzący w niższym ciśnieniu) w porównaniu do tych użytych w badaniach może wpłynąć na nasilenie zjawiska [8]. Jest to prawdopodobne zwłaszcza przy dużym stopniu napełnienia i niewielkiej ilości ciepła dostarczanego do parowacza.

EN

Thermosyphons are passive heat-transfer devices. Their efficiency depends on multitude of parameters, such as the accuracy of its installation in comparison to the vertical position. During installation or sometimes after longer operation, it is possible that the device will skew. It is proven that even little deviations influence boiling process inside the device and can caused so called geyser effect [5]. The aim of the article is to present the influence of lean angle on the operation of the device. It concerns mostly temperature distribution along the thermosyphon, as well as pressure fluctuations. Experimental campaign was carried out for refrigerant R134a and filling ratio 0.7. Different heating water temperatures (from 40°C to 80°C) and several lean angles (from 0° to 20°) were tested. Under specific thermal conditions we observed the occurrence of the geyser boiling. Geyser boiling was observed only for inclination angles 5° and 10°. In real installations it is common that small deviations from vertical positions can occur. Additionally, the change of geometrical parameters (increase in pipe’s length, reduction of internal diameter) or working medium (which boils at lower pressure) compared to those used for the tests may intensify the phenomenon [8]. It is the most likely for high filling ratio and small heating power applied to the evaporator.

Słowa kluczowe

PL

termosyfon; rura ciepła; wrzenie; gejzery

EN

thermosyphon; heat pipe; boiling; geysers

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 49, nr 7
• Strony: 251--256
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wojtasik K.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Termodynamiki, Teorii Maszyn i Urządzeń Cieplnych, Wrocław, Polska

autor

Zajączkowski B.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Termodynamiki, Teorii Maszyn i Urządzeń Cieplnych, Wrocław, Polska

Bibliografia

• [1] Abas N., N. Khan, A. Haider, M.S. Saleem. 2017. "A thermosyphon solar water heating systemfor sub-zero temperature areas". Cold Regions Science and Technology. (143): 81-92.
• [2] Casarosa S., E. Latrofa, A. Shelginski. 1982. "The geyser effect in a two-phase thermosyphon". Iternational Journal of Heat and Mass Tranfer. (26): 933-941.
• [3] Chang J.M., J.S. Leu, M.C. Shen, B.J. Huang. 2004. "A proposed modified efficiency for thermosyphon solar heating system". Solar Energy. 76 (6): 693-701.
• [4] Cieśliński Janusz T., Artur Fiuk. 2013. "Heat transfer characteristics of a two-phase thermosyphon heat exchanger". Applied Thermal Engineering. 51 (1-2): 112-118.
• [5] Emami M.R.S, S.H. Noie, M. Khoshnoodi, M. T. H. Mosavian, A. Kianifar. 2009. "Investigation of Geyser Boiling Phenomenon in a Two-Phase Closed Thermosyphon". Heat Transfer Engineering. 30 (5): 408-415.
• [6] Giraud F., P. Vallon, B. Tremeac. 2017. "Experimental study of water vaporization occuringinside the channel of a smooth-plate type heat exchanger connected to an adsorber and comparison with trends observed in absorption configuration". International Journal of Refrigeration. (77): 60-74.
• [7] Griffith P. 1962. “Geysering in liquid-filled lines". ASME Pap. 62-HT-39.
• [8] Khazaee I., R. Hosseini, S.H. Noie. 2010. "Experimental investigation of effective parameters and correlation of geyser boiling in a two-phase closed thermosyphon," Applied Thermal Engineering. 30 (5): 406-412.
• [9] Lin T.F., W.T. Lin, Y.L.Tsay, J.C. Wu, R.J. Shyu. 1995. "Experimental investigation of geyser boiling in an annular two-phase closed thermosyphon". Inernational. Journal of Heat and Mass Transfer. 38 (2): 295-307.
• [10] Luo Qinghai, Tang Gangfa, Liu Zhiqiang, Wang Jingwei. 2005. "A novel water heater inegrating heat pump with separating thermosiphon". Applied Thermal Engineering. 25(14-15): 2193-2203.
• [11] Ran Siuyan, Li Xianting, Wu Wei, Xu Wei. 2015. "An inegrated solar air source heat pipe with thermosyphon for space heating and domestic hot water". 7th International Conference of SuDBE2015. 27-29.
• [12] Wojtasik Karolina, Agnieszka Wlaźlak, Bartosz Zajączkowski, Stanisława Sandler. 2016. "Analiza możliwości zastosowania czynników HFO w termosyfonowych wymiennikach ciepła stosowanych do odzyskiwania ciepła odpadowego z instalacji sanitarnych". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 47 (9): 365-369.
• [13] Zajączkowski Bartosz, Agnieszka Wlaźlak. 2015. “Rury cieplne w systemie biernego ogrzewania infrastruktury drogowej". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 46 (9): 337-344.