TRANSPIRATION COOLING SYSTEM IN Ni-Cr OPEN-CELLED FOAM HAVING PPI OF 8.5

Abstract

ระบบระบายความร้อนชนิดทรานสไปเรชั่นในโฟมเซลเปิดแบบหนึ่งมิติถูกดำเนินการทั้งด้วยการทดลองและการวิเคราะห์เชิงตัวเลขเพื่อศึกษาหาคุณลักษณะการถ่ายเทความร้อนร่วมระหว่างการพาและการแผ่รังสี วัสดุพรุนที่เลือกใช้ในการทดลอง คือ นิกเกิล-โครม (Nickel-Chrome) ที่มีค่าความพรุนและจำนวนรูต่อหนึ่งหน่วยนิ้ว (PPI) เท่ากับ 0.92 และ 8.5 ตามลำดับ ฟลักซ์การแผ่รังสีความร้อน (q_Rx,f) ที่แผ่ไปยังผิวด้านบนของวัสดุพรุนนั้นอยู่ในช่วง 0.97 ถึง 16.59 kW/m² แต่สำหรับอากาศป้อนมาจากด้านล่าง มีค่าความเร็ว (u_f) ในช่วง 0.364 ถึง 1.274 m/s ซึ่งจัดให้อยู่ในรูปตัวเลขเรย์โนล์ด (Re) ในการแสดงผลการศึกษาจะอธิบายด้วย 2ประสิทธิภาพ นั้นคือ ประสิทธิภาพเชิงอุณหภูมิ (h_T) และการเปลี่ยนพลังงาน (h_C) จากการศึกษาพบว่าในช่วงแรกh_T เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความเร็วของอากาศ (Re) ที่จ่ายให้กับระบบเพิ่มขึ้น หลังจากนั้นจะลู่เข้าสู่ค่าคงที่เมื่อค่า Re มากกว่า 30 สำหรับ h_C จะมีค่าลดลงเล็กน้อยตามการเพิ่มขึ้นของ q_Rx,f และ u_f (Re) ที่ป้อนให้กับระบบ ผลการเปรียบเทียบระหว่างการคำนวณจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์กับการทดลองจะสอดคล้องกันเป็นอย่างดี

One-dimensional transpiration cooling system in open-celled foam has been conducted experimentally and numerically to investigate the heat transfer characteristics of combined convection and radiation. The Nickel –Chrome (Ni-Cr) open-cell foam having porosity of 0.92 and pores per inch (PPI) of 8.5 was employed. The upper surface of porous plate was heated by the heat flux of incoming radiation (q_Rx,f) varying from 0.97 - 16.59 kW/m² whereas air injection velocity (u_f) fed into the lower surface was varied from 0.364 - 1.274 m/s, and was then rearranged as Reynolds number (Re). For the report of the results in the present study, two efficiencies including of temperature (h_T) and conversion efficiency (h_C) were presented. The h_T, increased rapidly with the air injection velocity (Re). It was then saturated and had a constant value at Re higher than 30. For the result of h_C, it was decreased slightly with increasing of q_Rx,f and u_f (Re). The numerical predictions also agreed with experimental data very well.