การเปรียบเทียบลักษณะการถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวของแผ่นครีบธรรมดาและโค้งงอ

อิบรอเฮ็ง  ปิยา; ชยุต  นันทดุสิต

ผู้แต่ง

อิบรอเฮ็ง ปิยา สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนราธิวาสราชนครินทร์ อำเภอเมืองนราธิวาส จังหวัดนราธิวาส 96000
ชยุต นันทดุสิต สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกลและเมคาทรอนิกส์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ อำเภอหาดใหญ่ จังหวัดสงขลา 90110

คำสำคัญ:

แผ่นครีบธรรมดา, แผ่นครีบแบบโค้งงอ, แผ่นเทอร์โมลิควิดคริสตัล, การถ่ายเทความร้อน

บทคัดย่อ

บทความนี้นำเสนอการทดลองศึกษาคุณลักษณะการถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวของแผ่นครีบแบบธรรมดาและแบบโค้งงอ โดยทั้งสองแบบมีความยาวรวมเท่ากับ 2H และความหนา 2 มิลลิเมตร ซึ่ง H หมายถึงความสูงของครีบที่เท่ากับความสูงของช่องการไหล (32 มิลลิเมตร) แผ่นครีบถูกออกแบบให้มีความยาวและความสูงเท่ากัน โดยในกรณีของครีบแบบโค้งงอจะดัดให้มีมุมโค้ง 120° แผ่นครีบถูกติดตั้งโดยมีระยะห่างตามแนวการไหลจากจุดต้นน้ำถึงปลายน้ำเท่ากับ W = 64 มม. (2H) และ W = 32 มม. (1H) ตามลำดับ โดยจัดวางในลักษณะสลับกัน (staggered arrangement) การทดลองดำเนินการภายใต้ช่วงค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์ Re_H = 10,000–24,000 การศึกษานี้ได้ทำการวัดการกระจายของการถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวโดยใช้ Thermo Liquid Crystal (TLC) เพื่อแสดงการกระจายของ ค่านัสเซลต์นัมเบอร์ (Nusselt number) พร้อมทั้งติดตั้งช่องวัดความดันบริเวณด้านข้างของช่องการไหลเพื่อวัดความดันตกคร่อม และคำนวณหาค่าตัวประกอบเสียดทาน รวมถึงสมรรถนะเชิงความร้อน (Thermal Performance Factor; TPF) ผลการทดลองพบว่าครีบแบบโค้งงอสามารถเพิ่มค่าการถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่าครีบแบบธรรมดา โดยมีค่านัสเซลต์นัมเบอร์สูงกว่าและมีสมรรถนะเชิงความร้อนมากกว่าและสูงกว่า 1 ทุกกรณี

เอกสารอ้างอิง

Z. H. Ayub, “Plate heat exchanger literature survey and new heat transfer and pressure drop correlations for refrigerant evaporators,” Heat Transfer Engineering, vol. 24, no. 5, 3–16, 2003, doi.org/10.1080/01457630304056

S. S. Mehendale, A. M. Jacobi, and R. K. Shah, “Fluid flow and heat transfer at micro- and meso-scales with application to heat exchanger design,” Applied Mechanics Reviews, vol. 53, no. 7, 175–193, 2000, doi.org/10.1115/1.3097347

S. G. Kandlikar, S. Garimella, D. Li, S. Colin, and M. R. King, Heat transfer and fluid flow in mini-channels and microchannels, 2nd ed., Elsevier, 2014.

B. X. Wang and X. F. Peng, “Experimental investigation on liquid forced-convection heat transfer through microchannels,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 37, no. 1, 73–82, 1994, doi.org/ 10.1016/0017-9310(94)90011-6

X. F. Peng and G. P. Peterson, “The effect of thermos fluid and geometrical parameters on convection of liquids through rectangular microchannels,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 38, no. 4, 755–758, 1995, doi.org/10.1016/0017-9310(95)93010-F

X. F. Peng and G. P. Peterson, “Convective heat transfer and flow friction for water flow in microchannel structures,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 39, no. 12, 2599–2608, 1996, doi.org/10.1016/0017 -9310(95)00327-4

A. R. Wieting, “Empirical correlations for heat transfer and flow friction characteristics of rectangular offset-fin plate-fin heat exchangers,” ASME Journal of Heat Transfer, vol. 97, no. 3, 488–490, 1975, doi.org/10.1115/1. 3450412

S. Mochizuki, Y. Yagi, and W. J. Yang, “Transport phenomena in stacks of interrupted parallel-plate surfaces,” Experimental Heat Transfer, vol. 1, no. 2, 127–140, 1987, doi.org/10.1080/0891615870894 6336

R. M. Manglik and A. E. Bergles, “Heat transfer and pressure drop correlations for the rectangular offset strip fin compact heat exchanger,” Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 10, no. 2, 171–180, 1995, doi.org/ 10.1016/0894-1777(94)00096-Q

R. Song, M. Cui, and J. Liu, “A correlation for heat transfer and flow friction characteristics of the offset strip fin heat exchanger,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 115, 695–705, 2017, doi.org/10. 1016/j.ijheatmasstransfer.2017.08.054

N. C. DeJong and A. M. Jacobi, “Local flow and heat transfer behavior in convex-louver fin arrays,” ASME Journal of Heat Transfer, vol. 121, no. 1, 136–147, 1999, doi.org/10.1115/ 1.2825926

C. J’oen, A. M. Jacobi, and M. De Paepe, “Flow visualisation in inclined louvered fins,” Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 33, no. 4, 664–674, 2009, doi.org/10.1016/j.exp thermflusci.2009.01.003

S. Chingulpitak, H. S. Ahn, L. G. Asirvatham, and S. Wongwises, “Fluid flow and heat transfer characteristics of heat sinks with laterally perforated plate fins,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 138, 293–303, 2019, doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer. 2019.04.027

H. M. Joshi and R. L. Webb, “Heat transfer and friction in the offset strip fin heat exchanger,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 30, no. 1, 69–84, 1987, doi.org/ 10.1016/0017-9310(87)90061-5