ANALISIS KINERJA TERMAL DARI STRAIGHT HEAT PIPE DENGAN SUMBU SCREEN MESH  PADA SUDUT KEMIRINGAN YANG BERBEDA

Iwan Setyawan; Riski Mekasyah Putra; Ridwan Ridwan; Tri Mulyanto

doi:10.35760/tr.2022.v27i3.7561

ANALISIS KINERJA TERMAL DARI STRAIGHT HEAT PIPE DENGAN SUMBU SCREEN MESH PADA SUDUT KEMIRINGAN YANG BERBEDA

Iwan Setyawan
Universitas Gunadarma
Indonesia

Riski Mekasyah Putra
Universitas Gunadarma
Indonesia

Ridwan Ridwan
Universitas Gunadarma
Indonesia

Tri Mulyanto
Universitas Gunadarma
Indonesia

DOI: http://dx.doi.org/10.35760/tr.2022.v27i3.7561

Abstract

Heat pipe, HP adalah salah satu alat pemindah kalor yang bekerja secara pasif. Dalam HP, tekanan kapiler dibuat di sumbu yang memompa cairan kondensat kembali ke bagian evaporator. Diantara parameter operasi yang mempengaruhi kinerja termal HP, adalah sudut kemiringan yang memiliki dampak yang cukup besar. Pada penelitian ini akan menginvestigasi kinerja termal straight heat pipe dengan sudut kemiringan yang berbeda. Pengujian dilakukan pada straight heat pipe dengan panjang 1500 mm menggunakan screen mesh 300 material stainless steel 2 layar. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan input beban kalor 10W, 25W, 50W, 100W, 175W, dan 275W dengan sudut kemiringan 0^o (posisi horizontal), sudut kemiringan 45^o dan sudut kemiringan 90^o (posisi vertikal). Pengambilan data temperatur diambil menggunakan data aquisition Labjack U6 Pro. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan beban kalor 10 W ~ 275 W, heat pipe berhasil start-up pada semua sudut kemiringan. Walaupun berhasil start-up, tetapi untuk beban kalor 10 W pada semua sudut kemiringan, temperature coolant-in berfluktuasi. Ini mengindikasikan beban kalor 10 W belum cukup untuk membangkitkan uap dengan tekanan yang memadai untuk mendorong uap ke kondensor. Nilai tahanan termal, Rth terbesar terjadi pada posisi sudut kemiringan 45^o sebesar 0,05, sedangkan sudut kemiringan 90^o dan sudut kemiringan 0^o mempunyai Rth yang relatife sama, yakni sekitar 0,02. Namun demikian, heat pipe dengant sudut kemiringan 0^o mempunyai temperatur evaporator yang lebih kecil dibandingkan sudut 90^o. Jadi, dapat disimpukan bahwa heat pipe memiliki kinerja termal terbaik ketika sudut kemiringan 0^o (posisi horizontal). Hasil ini pula menunjukkan bahwa heat pipe yang relatife besar dengan panjang 1500 mm, relatf terpenpengaruh oleh gaya grafitasi. Dengan pengaruh grafitasi menyebabkan sudut kemiringan 90^o (posisi vertikal) mempunyai kinerja yang lebih baik dibandingkan sudut kemiringan 45^oC.

Keywords

Analisis; heat pipe; kinerja; screen mesh; termal

References

V. P. Carey, Liquid-vapor phase-change phenomena: an introduction to the thermophysics of vaporization and condensation processes in heat transfer equipment. CRC Press, 2020.

H. Tang, L. Lian, J. Zhang, and Y. Liu, "Heat transfer performance of cylindrical heat pipes with axially graded wick at anti-gravity orientations," Applied Thermal Engineering, vol. 163, p. 114413, 2019.

B. ChNookaraju, P. KurmaRao, and S. N. Sarada, "Thermal analysis of gravity effected sintered wick heat pipe," Materials Today: Proceedings, vol. 2, no. 4-5, pp. 2179-2187, 2015.

D. Jafari, H. Shamsi, S. Filippeschi, P. Di Marco, and A. Franco, "An experimental investigation and optimization of screen mesh heat pipes for low-mid temperature applications," Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 84, pp. 120-133, 2017.

S.-C. Wong, H.-S. Cheng, and C.-W. Tu, "Visualization experiments on the performance of mesh-wick heat pipes with differing wick wettability," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 114, pp. 1045-1053, 2017.

B. Zohuri, Heat pipe design and technology: Modern applications for practical thermal management. Springer, 2016.

L. L. Vasiliev, "Heat pipes in modern heat exchangers," Applied thermal engineering, vol. 25, no. 1, pp. 1-19, 2005.

J. A. Weibel, S. V. Garimella, and M. T. North, "Characterization of evaporation and boiling from sintered powder wicks fed by capillary action," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 53, no. 19, pp. 4204-4215, 2010.

M. Russel, C. Young, J. Cotton, and C. Ching, "The effect of orientation on U-shaped grooved and sintered wick heat pipes," Applied thermal engineering, vol. 31, no. 1, pp. 69-76, 2011.

Y. Wang and G. P. Peterson, "Investigation of a Novel Flat Heat Pipe," Journal of Heat Transfer, vol. 127, no. 2, pp. 165-170, 2005, doi: 10.1115/1.1842789.

A. Brautsch and P. A. Kew, "Examination and visualisation of heat transfer processes during evaporation in capillary porous structures," Applied Thermal Engineering, vol. 22, no. 7, pp. 815-824, 2002.

G. Kumaresan, S. Venkatachalapathy, and L. G. Asirvatham, "Experimental investigation on enhancement in thermal characteristics of sintered wick heat pipe using CuO nanofluids," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 72, pp. 507-516, 2014.

R. Kempers, D. Ewing, and C. Ching, "Effect of number of mesh layers and fluid loading on the performance of screen mesh wicked heat pipes," Applied thermal engineering, vol. 26, no. 5-6, pp. 589-595, 2006.

E. Sadeghinezhad et al., "Experimental investigation of the effect of graphene nanofluids on heat pipe thermal performance," Applied Thermal Engineering, vol. 100, pp. 775-787, 2016.

J. Li and L. Lv, "Experimental studies on a novel thin flat heat pipe heat spreader," Applied Thermal Engineering, vol. 93, pp. 139-146, 2016.

J. Huang et al., "Development of novel flexible heat pipe with multistage design inspired by structure of human spine," Applied Thermal Engineering, vol. 175, p. 115392, 2020.

I. Setyawan, N. Putra, I. I. Hakim, and R. Irwansyah, "Development of hybrid loop heat pipe using pump assistance for cooling application on high heat flux device," Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 33, no. 8, pp. 3685-3694, 2019.

I. Setyawan, N. Putra, and I. I. Hakim, "Experimental investigation of the operating characteristics of a hybrid loop heat pipe using pump assistance," Applied thermal engineering, vol. 130, pp. 10-16, 2018.