@PhDThesis{Silva:2018:ExInTh,
author = "Silva, D{\'e}bora de Oliveira",
title = "Experimental investigation of the thermal performance of screen
mesh wick heat pipes operating in mid-level temperature",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2018",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2018-08-31",
keywords = "heat pipes, thermal control, thermal conductance, experimental
heat pipes, two-phase flow, title, tubos de calor, controle
t{\'e}rmico, condut{\^a}ncia t{\'e}rmica.",
abstract = "Heat pipes are two-phase heat transfer devices with the capacity
of transfer large amounts of heat with a small temperature
difference between the evaporation section and the condensation
section, making the heat transfer process be highly efficient. The
robust and simple tubular structure with no moving parts makes the
heat pipe a perfect choice for different applications such as
industrial or aerospace sector. Heat pipe technology has been
widely applied in various areas, such as heat exchangers,
spacecraft thermal control and cooling systems for electronic
components. This technology has found increasing application in
improving the thermal performance of heat exchangers in many
industrial environments. The use of heat pipes in heat exchangers
allows the development of more compact and efficient equipment,
when compared to traditional heat exchangers. For some
applications, such as heat recovery in industrial process, the use
of heat pipes on heat exchangers presents to be rather interesting
due to their direct influence on increasing the efficiency,
allowing a more compact design.However, in many thermal control
applications, heat pipes using mid-level temperature working
fluids, such as water or ammonia, with operating temperatures
between 200 K (\−73 C) and 550 K (277 C), can hardly
operate at steady state conditions. The heat pipe performance
depends on its geometry, working fluid, wick structure, and
operating conditions. The working fluid is one of the most
important parameters as the heat pipe utilizes the phase change to
transport the heat. Therefore, the selection of the working fluid
is of great importance to enhance the thermal performance of the
heat pipe. Heat pipes operating at midlevel temperatures have
found several applications in industrial sector. In this work,
heat pipes were designed and manufactured with the objective of
investigating the potential application of heat pipes operating at
mid-level temperature. The thermal conductance obtained from the
experimental tests were used to correlate the thermal conductances
obtained analytically, with results showing high accuracy based on
the adjustment factor applied. The numerical model results were
compared with experimental measurements at the same condition.
Good agreement was observed between numerical predicted
temperature profiles and experimental temperature data. Test
results showed reliable operation during the power step and power
cycles, with fast start ups, achieving thermal conductances of up
26.59W/ C. RESUMO: Os tubos de calor s{\~a}o dispositivos que
utilizam a mudan{\c{c}}a de fase de um fluido para transferir
grandes quantidades de calor com uma pequena diferen{\c{c}}a de
temperatura entre a se{\c{c}}{\~a}o de evapora{\c{c}}{\~a}o e
a se{\c{c}}{\~a}o de condensa{\c{c}}{\~a}o, tornando o
processo de transfer{\^e}ncia de calor altamente eficiente. A
estrutura tubular robusta e simples, sem pe{\c{c}}as m{\'o}veis,
faz do tubo de calor uma escolha perfeita para diferentes
aplica{\c{c}}{\~o}es, tanto no setor ind{\'u}strial como no
aeroespacial. A tecnologia de tubos de calor tem sido amplamente
aplicada em v{\'a}rias {\'a}reas de transfer{\^e}ncia de calor,
inclusive em sistemas de controle t{\'e}rmico e sistemas de
refrigera{\c{c}}{\~a}o para componentes eletr{\^o}nicos. Esta
tecnologia encontrou uma aplica{\c{c}}{\~a}o crescente na
melhoria do desempenho t{\'e}rmico dos permutadores de calor em
muitos ambientes industriais. O uso de tubos de calor em
trocadores de calor permite o desenvolvimento de equipamentos mais
compactos e eficientes, quando comparados aos trocadores de calor
tradicionais. Para algumas aplica{\c{c}}{\~o}es, como a
recupera{\c{c}}{\~a}o de calor em processos industriais, o uso
destes dispositivos apresenta-se bastante interessante devido
{\`a} sua influ{\^e}ncia direta no aumento da efici{\^e}ncia,
permitindo um design mais compacto. No entanto, em muitas
aplica{\c{c}}{\~o}es de controle t{\'e}rmico, tubos de calor
que utilizam fluidos de trabalho de temperatura
intermedi{\'a}ria, como {\'a}gua ou am{\^o}nia, com
temperaturas de opera{\c{c}}{\~a}o entre 200 K (\−73 C) e
550 K (277 C), dificilmente podem operar em condi{\c{c}}{\~o}es
de estado estacion{\'a}rio. O desempenho do tubo de calor depende
da sua geometria, fluido de trabalho, estrutura porosa e
condi{\c{c}}{\~o}es de opera{\c{c}}{\~a}o. O fluido de
trabalho {\'e} um dos par{\^a}metros mais importantes, pois o
tubo de calor utiliza a mudan{\c{c}}a de fase deste para
transportar o calor. Portanto, a sele{\c{c}}{\~a}o do fluido de
trabalho {\'e} de grande import{\^a}ncia para melhorar o
desempenho t{\'e}rmico do tubo de calor. Os tubos de calor que
operam a temperatura intermedi{\'a}ria encontraram v{\'a}rias
aplica{\c{c}}{\~o}es no setor industrial e aeroespacial. Neste
trabalho, os tubos de calor foram projetados e fabricados com o
objetivo de investigar o potencial aplica{\c{c}}{\~a}o em
temperatura intermedi{\'a}ria. Os resultados do modelo
num{\'e}rico foram comparados com resultados experimentais nas
mesmas condi{\c{c}}{\~o}es. Boa concord{\^a}ncia foi observada
entre os perfis de temperatura num{\'e}ricos e os resultados
experimentais de temperatura. A condut{\^a}ncia t{\'e}rmica
obtida a partir dos testes experimentais foi utilizada para
correlacionar as condut{\^a}ncias t{\'e}rmicas obtidas de forma
anal{\'{\i}}tica, com resultados com alta precis{\~a}o com base
no fator de ajuste aplicado. Os resultados do teste mostraram
opera{\c{c}}{\~a}o confi{\'a}vel durante o incremento e
ciclagem das pot{\^e}ncias, com r{\'a}pida
incializa{\c{c}}{\~a}o, atingindo condu{\c{c}}{\~o}es
t{\'e}rmicas de at{\'e} 26, 59W/ C.",
committee = "Milani, Paulo Gi{\'a}como (presidente) and Riehl, Roger Ribeiro
(orientador) and Guimar{\~a}es, Lamartine Nogueira Frutuoso and
Couto, Heraldo da Silva and Bastos Netto, Dem{\'e}trio and
Cardoso, Sebasti{\~a}o and Coimbra, Rogerio Frauendorf de Faria",
englishtitle = "Investiga{\c{c}}{\~a}o experimental do desempenho t{\'e}rmico
de tubos de calor com malha de tela met{\'a}lica operando em
temperatura moderada",
language = "en",
pages = "149",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3RM6TQ2",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3RM6TQ2",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "02 maio 2024"
}