การทดสอบสมรรถนะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แบบคอยล์ ลูบ เทอร์โมไซฟอน สำหรับนำพลังงานกลับคืนระหว่างอากาศกับอากาศ

Abstract

การศึกษาทดลองสมรรถนะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แบบคอยล์ ลูป เทอร์โมไซฟอนระหว่างอากาศ กับอากาศโดยใช้ฟรีออน 22 เป็นของไหลใช้งาน ในเทอมของอัตราการถ่ายเทความร้อนและประสิทธิผล เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประกอบด้วยคอยล์ระเหยและคอยล์ควบแน่นที่มีขนาด 60x40 ตร.ซม. แต่ละคอยล์ประกอบด้วยท่อทองแดงขนาด 3/8 นิ้ว (ผิวในเป็นเกลียว) จำนวน 4 แถว ติดครีบอลูมิเนียม 13 ครีบต่อนิ้ว พบว่าค่าดัชนีสมรรถนะทั้งสองนี้ขึ้นอยู่กับ ปริมาณบรรจุของของไหลใช้งานเมื่อปริมาณยังมีน้อย แต่เมื่อเพิ่มปริมาณบรรจุของของไหลใช้งานถึงช่วงเหมาะสมแล้วจะค่อนข้างคงที่ นอกจากนี้ค่าทั้งสองจะเพิ่มขึ้นตามผลต่างอุณหภูมิระหว่างลมร้อนและลมเย็น อัตราการถ่ายเทความร้อนจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอัตราการไหลของของไหลร้อนและเย็น แต่ประสิทธิผลจะลดลงเมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น เมื่อนำข้อมูลที่ได้จากการทดลองไปสร้างสหสัมพันธ์โดยอาศัยสองวิธีคือวิธี least squares กับวิธีแบบจำลองการนำความร้อน พบว่าวิธีแรกให้สหสัมพันธ์ของสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมเป็นฟังก์ชันของตัวเลขเรย์โนลด์ ด้านสายเย็นและอัตราส่วนระหว่างตัวเลขเรย์โนลด์ด้านสายร้อนต่อตัวเลขเรย์โนลด์ด้านสายเย็น ส่วนวิธีที่สองให้ค่า B = 0.025, m = 1.35 และ C[subscript sf] = 0.0054 นอกจากนี้ยังได้ศึกษาการเกิดปรากฏการณ์ฮีสเทอรีซีสของค่าประสิทธิผล เมื่อเพิ่มและลดผลต่างอุณหภูมิระหว่างลมร้อนและลมเย็นในช่วงศูนย์ถึง 20℃ โดยทำการทดลองที่ความเร็วลงผิวหน้า 1.3 เมตร/วินาที จากความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิผล กับผลต่างอุณหภูมิดังกล่าว อาจสรุปได้ว่าการเดือดของฟรีออน 22 จะไม่เริ่มจนกว่าผลต่างอุณหภูมิเพิ่มค่าเท่ากับ 4℃ อย่างไรก็ตามเมื่อเริ่มเดือดแล้วการเดือดจะไม่สามารถดับหายอย่างสมบูรณ์จนกระทั่งผลต่างอุณหภูมิลดค่าต่ำกว่า 1℃. สุดท้ายได้พัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ สำหรับออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ คอยล์ ลูปเทอร์โมไซฟอนระหว่างอากาศกับอากาศ โดยอาศัยสหสัมพัธ์ที่ได้ข้างต้นพบว่าถ้าใช้สหสัมพันธ์ จากวิธี least squares ในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะต้องคูณด้วย safety factor 10% แต่ถ้าใช้สหสัมพันธ์จากวิธีแบบจำลองการนำความร้อนจะต้องคูณด้วย safety factor 50%