The effect of geometry on the performance of the closed tube thermosyphon at low Rayleigh numbers

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1989-06, Vol.32 (6), p.1175-1182
• Main Authors: Lock, G.S.H., Liu, Y.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Applied sciences; Devices using thermal energy; Energy; Energy. Thermal use of fuels; Exact sciences and technology; Heat pipes
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(89)90016-1

The results of an experimental investigation of heat transfer in the closed tube thermosyphon under laminar conditions are presented. Attention is focused on the effect of tube geometry when the Rayleigh number is low enough to create boundary layer, transitional and impeded flows. The data show that the length-diameter ratio and heated-cooled length ratio both have a monotonic effect on the heat transfer rate, the former being the greater. Results are presented for both air and water, with the latter tests including the effect of cooled wall temperatures low enough to produce an inverted flow in the cooled section. On présente les résultats d'une étude expérimentale du transfert thermique dans un thermosiphon tubulaire fermé pour des conditions laminaires. On porte attention sur l'effet de la géométrie du tube lorsque le nombre de Rayleigh est suffisamment faible pour créer des écoulements à couche limite, de transition ou génés. Les résultats montrent que le rapport longueur-diamètre et le rapport de la longueur chauffée sur la longueur refroidie ont tous les deux un effet monotone sur le transfert de chaleur, le premier étant le plus grand. Les données présentées concernent l'air et l'eau, avec des essais incluant l'effet de température de paroi refroidie suffisamment basse pour produire un renversement de l'écoulement dans la zone froide. Es werden die Ergebnisse einer experimentellen Untersuchung des Wärmeübergangs in einem geschlossenen Thermosyphon unter laminaren Strömungsbedingungen vorgestellt. Dabei wird insbesondere der Einfluβ der Rohrgeometrie berücksicht, wenn die Rayleigh-Zahl ausreichend klein für eine Grenzschichtströmung, einen Übergangsbereich und Strömungsbehinderungen ist. Die Ergebnisse zeigen, daβ die Verhältnisse von Länge zu Durchmesser und von beheizter zu gekühlter Länge einen monotonen Einfluβ auf den Wärmeübergang aufweisen. Als Arbeitsfluide wurden Luft und Wasser verwendet; bei Wasser ergab sich für sehr tiefe Wandtemperaturen eine Strömungsumkehr in der Kühlzone. ПpeдcтaвлeHы peзyльтaты экcпepHмeHтaльиoгo иccлeдoвaHия тeплoпepeHoca в зaмкHyтoм тpyбчaтoм тepмocифoHe пpи лaмиHapHыч ycлoвияч. Ocoбoe вHимaHиe oбpaщaeтcя Ha влияHиe гeoмeтpии тpyбы для cлyчaя мaлыч чиcлe Pэлeя, HeдocтaтoчHыч для oбpaзoвaиHя пoгpaHичHoгo cлoя, пepeчoдHoгo peжимa и в ycлoвияч зaпиpaHия тeчeHия. ДaHHыe пoкaзывaют, чтo иHтeHcивHocть тeплoпepeHoca мoHoтoHHo pacтeт c yвeличeHиeм oтHoшeHий длиHы к диaмeтpy и длиHы Haгpeвaeмoгo yчacткa к длиHe oчлaждaeмo