Utvikling av et hybrid varmerør for høytemperatur anvendelser

Abstract

Det første målet med denne masteroppgaven er å utvikle en prosedyre for å vakuumere, fylle og forsegle et varmerør (heat pipe). Varmerør benyttes for å transportere varme med lave temperaturdifferanser. Ved høye temperaturer er det fordelaktig å ta i bruk kalium som arbeidsmedium i varmerør. I denne rapporten er det utarbeidet en metode for sikker vakuumering, fylling og forsegling av et varmerør med kalium som arbeidsmedium. Det er i tillegg utviklet en prosedyre for hvordan hele prosessen skal gjennomføres. En turbomolekylærpumpe skal brukes for å generere vakuum, og sammen med varmeelement utgasse varmerøret. Et påfyllingskammer benyttes for å smelte og overføre kalium, mens induksjonssveising skal benyttes for å forsegle varmerøret. Med prosedyren som er utviklet er det ventet at man vil få et lekkasjefritt varmerør med veldig ren kalium som arbeidsmedium.Det andre målet med denne oppgaven er å utarbeide en numerisk beregningsmodell for strømning i porøse medium. Beregningsmodellen skal kunne vise effekten av ujevnt varmepådrag på strømningen i veken. Et høyt varmepådrag i et lite område av veken vil gi mye avdamping i dette området. Dette vil føre til at man får 3D strømning. På grunn av at tykkelsen til veken er veldig liten, er det ventet at man får lite variasjon i tykkelsesretningen, og modellen kan forenkles til 2D strømning. Beregningsmodellen som er utarbeidet benytter Darcys lov, i kombinasjon med kontinuitetsligningen for masse, for å beregne det stasjonære trykk- og hastighetsfeltet som oppstår på grunn av et varmepådrag. Varmepådraget kan være uniformt eller ujevnt.Fordelingen av varmefluksen har mye å si for total varmetransportkapasitet for veken. En varmedistribusjon som fører til en høy fluks øverst i veken vil gi en lavere total varmestrøm enn en tilsvarende varmedistribusjon der den høye fluksen er plassert nede i veken. Det er sett på mange ulike varmepådrag, og effekten disse varmepådragene har på vekekapasiteten.