Wpływ odsysania mieszaniny parowo-powietrznej na efektywność procesu chłodzenia strumieniem kropel

• Autorzy: Sobczak M. , Zapałowicz Z.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2016.5

Warianty tytułu

EN

Effect of steam-air mixture suction on effectiveness of it's cooling process by stream of water droplets

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono budowę stanowiska badawczego, metodykę pomiarów i obliczeń oraz wstępne wyniki badań doświadczalnych procesu chłodzenia podgrzewanej powierzchni strumieniem kropel wody, gdy powstająca mieszanina parowo-powietrzna jest odsysana z zamkniętej przestrzeni otaczającej grzejnik. Badania przeprowadzono dla trzech wariantów procesu chłodzenia grzejnika tj. przy zastosowaniu bocznego odsysania powstającej mieszaniny przestrzeni nad ogrzewaną powierzchnią, przy odsysaniu tej mieszaniny z wnętrza tej przestrzeni oraz w warunkach, gdy mieszanina powietrzno-parowa nie jest odsysana. Celem pracy jest analiza wpływu miejsca odsysania mieszaniny parowo-powietrznej oraz czasu na intensywność procesu odparowania filmu wodnego. Eksperyment przeprowadzono dla temperatury podgrzewanej powierzchni wynoszącej 90°C. Na podstawie analizy wstępnych wyników badań doświadczalnych oszacowano, że odsysanie mieszaniny parowo-powietrznej z wnętrza przestrzeni zwiększa intensywność odparowania chłodziwa (wody) o około 5÷30%, gdy czas chłodzenia wzrasta trzykrotnie. Zmiana miejsca odsysania mieszaniny parowo-powietrznej nie zmienia istotnie intensywności odparowania filmu wodnego.

EN

The paper presents test stand, research methodology and preliminary results of an experimental cooling of hot surface by stream of water droplets when the resulting steam-air mixture is sucked - off from the confined space surrounding the heater. Experiments were carried out for three cases of cooling process. In the first case steam-air mixture was sucked off from the confined space over heated surface through the outlet at the lateral surface of glass cover, in the second case mixture was sucked off from the center of the confined space over the hot surface and in the third case mixture in question was not sucked off. The vacuum pump was used for suction of steam-air mixture. The paper is aimed at analysis of effect location of steam-air suction point and time on intensity of water film evaporation. The temperature of the heating plate surface during experiments of 90°C. Based on preliminary analysis of the experimental results it was estimated that suction of vapor – air mixture from the interior of the confined space increases the intensity of cooling fluid (water) evaporation of approximately 5-30%, when the cooling time is increased threefold. Change in location of vapor-air suction mixture point enables to increase the intensity of water film evaporation is too high.

Słowa kluczowe

PL

odsysanie; odparowanie; film wodny; odprowadzanie pary; chłodzenie strugą; chłodzenie ścianki

EN

suction; evaporation; water film; steam evacuation; spray cooling; surface cooling

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 88 [293], nr 1
• Strony: 55--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Sobczak M.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, al. Piastów 17, 70-310 Szczecin

autor

Zapałowicz Z.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny

Bibliografia

• 1. Deng Y., Liu J.: A liquid metal cooling system for the thermal management of high power LEDs, Int. Comm. Heat Mass Transfer, 37 (2010) 788-791.
• 2. Hsieh S-S., Luon S-Y.: Droplet impact dynamics and transient heat transfer of a micro spray system for power electronics, Int. J. Heat Mass Transfer, 92 (2015) 190-205.
• 3. Jha J.M., Ravikumar S.V., Tiara A.M., Sarkar I., Pal S.K.: Ultrafast cooling of a hot moving steel plate by using alumina nanofluid based air atomized spray impingement, Applied Thermal Eng., 75 (2015) 738-747.
• 4. Kim J.: Spray cooling heat transfer: The state of the art, Int. J. Heat Fluid Flow, 28 (2007) 753-767.
• 5. Lai Y., Cordero N., Barthel F., Tebbe F., Kuhn J., Apfelbeck R.: Liquid cooling of bright LEDs for automative applications, Applied Thermal Eng., 29 (2009) 1239-1244.
• 6. Lin C., Chen C.J., Chieng C.C., Tseng F.G.: Dynamic effects of droplet impingement on nanotextured surface for high efficient spray cooling, Int. Conf. Transducers’11, Beijing 2011.
• 7. Lin S-M., Liu H-F., Wang W-R., Lee S.Y., Cheng C-Y., Li C-Y.: Optimum design and heat transfer correlation equation of a mini radiator with jet impingement cooling, Applied Thermal Eng., 89 (2015) 727-737.
• 8. Panão M.R.O., Correia A.M., Moreira A.L.N.: High-power electronics thermal management with intermittent multijet sprays, Applied Thermal Eng., 37 (2012) 293-301.
• 9. Panão M.R.O., Moreira A.L.N., Durao D.F.G.: Thermal-fluid assessment of multijet atomization for spray cooling applications, Energy, 36 (2011) 2302-2311.
• 10. Ravikumar S.V., Jha J.M., Sarkar I., Pal S. K., Chakraborty S.: Enhancement of heat transfer rate in air-atomized spray cooling of a hot steel plate by using an aqueous solution of non-ionic surfactant ethanol, Applied Thermal Eng., 64 (2014) 64-75.
• 11. Şeşen M., Demir E., İzci T., Khudhayer W., Karabacak T., Koşar A.: Submerged jet impingement cooling using nanostructured plates, Int. J. Heat Mass Transfer, 59 (2013) 414-422.
• 12. Sobczak M., Zapałowicz Z.: Badania wstępne wpływu odsysania mieszaniny parowo-powietrznej na efektywność wymiany ciepła między grzaną powierzchnią a chłodziwem, ZN PRz Mechanika, 31 (2014) 249-256.
• 13. Somasundaram S., Tay A.A.O.: A study of the effect of exit boundary conditions on the performance of a spray cooling system, 12th Electronics Packaging Technology Conference, Singapore 2010.
• 14. Somasundaram S., Tay A.A.O.: Comperative study of intermittent spray cooling in single and two phase regimes, Int. J. Thermal Sci., 74 (2013) 174-182.
• 15. Tan Y.B., Xie J.L., Duan F., Wong T.N., Toh K.C., Choo K.F., Chan P.K., Chua Y.S.: Multi-nozzle spray cooling for high heat flux applications in a closed loop system, Applied Thermal Eng., 54 (2013) 372-379.
• 16. Tinger J., Sedeh M.M., Sharpe T., Bufford A., Floyd T.-Smith: Analysis of a platform for thermal management studies of microelectronics cooling methods, Applied Thermal Eng., 60 (2013) 88-95.
• 17. Vondran G., Makris K., Fragopoulos D., Papadas C., Kumari N.: Thermal performance of inkjet-assisted spray cooling in a closed system, 13th IEEE ITherm Conf., San Diego 2012.
• 18. Wang J-X., Li Y-Z., Zhang S-N., Mao Y-F., Zhang Y-N.,Liang Y-H.: Investigation of a spray cooling system with two nozzles for space application, Applied Thermal Eng., 64 (2014) 64-75.
• 19. Xie J.L., Tan Y.B., Duan F., Ranjith K., Wong T.N., Toh K.C., Choo K.F., Chan P.K.: Study of heat transfer enhancement for structured surfaces in spray cooling, Applied Thermal Eng., 59 (2013) 464-472.
• 20. Zhang Z., Li J., Jiang P-X.: Experimental investigation of spray cooling on flat and enhanced surfaces, Applied Thermal Eng., 51 (2013) 102-111.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).