Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17195
Title: | การเพิ่มการถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวของกลุ่มเจ็ทพุ่งชนโดยติดตั้งปลอกท่อเหนี่ยวนำอากาศ |
Other Titles: | Heat Trasfer Enhancement on an impingement Surface of Impinging Jet Array by Mounting Air-Induced Duct |
Authors: | มักตาร์ แวหะยี กฤตยชญ์ เยรานี Faculty of Engineering Mechanical Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล |
Keywords: | ความร้อน การถ่ายเท;การไหลของอากาศ |
Issue Date: | 2019 |
Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
Abstract: | Recently, jet impingement has been studied by many researchers especially focusing on heat enhancement on an impingement surface. In previous work, mounting an expansion pipe or an air-induced duct at nozzle exit can enhance heat transfer on the target surface. However, a single impinging jet was only focused. Therefore, the purpose of this research is to investigate the effects of mounting air-induced ducts on flow and heat transfer characteristics of impinging jet array. Jets discharging from pipe nozzle with fully developed flow impinged normally on the target surface for cooling. Pipe nozzles having d=17.2 mm of diameter were arranged in 5 rows x 5 columns with an in-line configuration, and air-induced ducts were mounted at the end of each nozzle. The parameters studied were varied including: (1) the length of air-induced duct (L) at L/d=2, 4, 6 and (2) the inner diameter of an air-induced duct (D) at D/d=2, 4, 6, (3) the jet-to-plate distance (H) at H/d=2, 4, 6, 8, (4) the jet-to-jet distance (S) at S/d=4, 6, 8, and (5) Reynolds number of the jets at Re=10,000, 20,000, 30,000 and 40,000. The conventional impinging jets were also performed with the same mass flow rate for benchmarking. The temperature distributions on the impingement surface were measured by using an infrared camera for evaluating heat transfer coefficient. Flow characteristics were simulated using computational fluid dynamics (CFD) with V-f turbulence model. Results showed that the ambient air was induced into the air-induced duct. An entrainment of induced air became greater when the duct was longer, and the entrainment area was expanded when the diameter of the duct was enlarged. This influenced on a heat transfer enhancement of impinging jets with mounting air-induced duct which was greater than the case of conventional impinging jets, especially at the condition of the narrow jet-to-jet distance and the large jet-to-plate distance. Finally, the heat transfer correlation of the impinging jet array mounting air-induced duct was performed under the parameter studied |
Abstract(Thai): | ในปัจจุบันมีการศึกษาวิธีการต่างๆเพื่อเพิ่มความสามารถการถ่ายเทความร้อนบน พื้นผิวของเจ็ทพุ่งชน (Impinging jet) งานวิจัยก่อนหน้านี้ได้มี การติดตั้งท่อเหนี่ยวนำอากาศที่ทางออกของเจ็ทพบว่า สามารถช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวที่เจ็ทพุ่งชนได้ แต่ได้ศึกษาเฉพาะกรณีเจ็ทลำเดียว (Single impinging jet) เท่านั้น จุดประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อศึกษาลักษณะของการไหลและการถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวของกลุ่มเจ็ทที่ติดตั้งท่อเหนี่ยวนำอากาศ โดยกลุ่มเจ็ทไหลออกจากท่อที่มีการไหลแบบพัฒนาตัวแล้ว (Fully developed flow) พุ่งชนตั้งฉากบนพื้นผิวที่ต้องการระบายความร้อน กลุ่มท่อเจ็ทถูกจัดเรียงแบบแถวตรง (Inline) ที่มีขนาด 5 แถว x 5 คอลัมน์เส้นผ่านศูนย์กลางท่อเจ็ทมีขนาด d=17.2 mm โดยที่ปลายท่อเจ็ทมีการติดตั้งท่อเหนี่ยวนำอากาศ ตัวแปรที่ใช้ในการทดลองประกอบด้วย (1) ความยาว (L) ของท่อเหนี่ยวนำอากาศ L/d=2, 4, 6 และ (2) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง (D) ของท่อเหนี่ยวนำอากาศที่ D/d=2, 4, 6 (3) ระยะจากปลายท่อเจ็ทถึงพื้นผิว (H) ที่ H/d=2,4, 6, 8 (4) ระยะห่างระหว่างเจ็ท (S) ที่ 5/d= 4, 6, 8 และ (5) ค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์ที่ Re=10,000, 20,000, 30,000 และ 40,000 นอกจากนี้ได้ศึกษากรณีเจ็ทจาก ท่อเปล่า (Conventional jet) ที่อัตราการไหลเท่ากัน เพื่อทำการเปรียบเทียบผลกับกรณีของท่อเจ็ท ที่ติดตั้งท่อเหนี่ยวนำอากาศ ในการหาสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิว ได้ใช้กล้อง อินฟราเรดวัดอุณหภูมิที่กระจายบนพื้นผิวที่เจ็ทพุ่งชน และได้ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ANSYS Fluent จำลองการไหลของเจ็ทโดยใช้โมเดลความปันป่วนแบบ V-F ผลการทดลองพบว่า อากาศที่อยู่โดยรอบถูกดูดไหลเข้ามาในท่อเหนี่ยวนำอากาศผสมกับลำเจ็ท อากาศที่ถูกดูดเข้ามาจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นเมื่อท่อเหนี่ยวนำอากาศมีความยาวมากขึ้น และบริเวณของอากาศที่ถูกดูดมีขนาดกว้างขึ้น เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเหนี่ยวนำอากาศมีขนาดกว้างขึ้น ส่งผลทำให้การถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับท่อเปล่า ซึ่งจะเห็นผลได้ชัดที่ระยะห่างระหว่างเจ็ทแคบ (S/d=4) และระยะจากปลายท่อเจ็ทถึงพื้นผิวสูง (H/d=8) ในการทดลองนี้ได้สร้างสมการสหสัมพันธ์ (Correlation equation) ของการถ่ายเทความร้อนของตัวแปรทั้งหมด |
Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม. (วิศวกรรมเครื่องกล))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2562 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17195 |
Appears in Collections: | 215 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
434844.pdf | 14.18 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License