Semi-transparent flat plate pulsating heat pipe : experimental study in microgravity

This Thesis deals with the results of some tests performed on a two phase passive device: a semi-transparent flat-plate Pulsating Heat pipe (PHP). This PHP was tested by simulating different thermal loadings in different gravity conditions: normal gravity (1g), hyper gravity (1,8g) and microgravity (0g). In order to perform these tests, we took part in the 62nd parabolic flight campaign promoted by the European Space Agency (ESA) and performed by Novespace, Bordeaux, France. The tested PHP was made by a copper plate glued on a glass. On the copper plate was engraved a looped channel which had an S-shape forming 11 U-Turns on the evaporator zone. Between copper and glass, the channel presented a square cross-section of 2.5mm each side. Thanks to the feature of this device, which presented a transparent side, it was possible to display and record with a high-speed camera the different types of fluid (FC-72) motion and distribution inside the channels during the tests. The results obtained were very interesting. The opportunity to match the numerical data with the video recorded during the tests made possible a deeper knowledge of the behaviour during the transition from normal gravity condition to microgravity and the effect of microgravity on the PHP performances.

In questo elaborato vengono descritti ed analizzati i risultati ottenuti a seguito di diversi test su di uno scambiatore di calore passivo a transizione di fase, una Pulsating Heat Pipe (PHP) semi trasparente a facce piane. Questo dispositivo viene testato simulando diversi carichi termici in diverse condizioni di gravità: gravità normale (1g), ipergravità (1,8g) e microgravità (0g). Per poter eseguire questi test si è preso parte alla 62° campagna di volo parabolico promossa dalla European Space Agency (ESA) ed eseguita da Novespace, Bordeaux, Francia. La PHP testata è formata da una piastra di rame incollata ad un vetro. Nella piastra di rame è stato ricavato un canale ad anello, con un percorso ad “S” che forma 11 curve a U nella zona dell’evaporatore, tra rame e vetro il canale presenta una sezione quadrata di lato 2.5mm. La particolarità di avere una faccia di vetro permette di visionare e registrare per mezzo di una videocamera ad alta frequenza il comportamento del fluido (FC-72) all’interno dei canali durante i test. I risultati ottenuti si sono rivelati di grande interesse, la possibilità di confrontare i dati numerici alle registrazioni video ottenute durante i test ha reso possibile una maggior comprensione del funzionamento della PHP durante il transitorio tra le condizioni di gravità normale e quelle di microgravità ed approfondire gli effetti che la gravità provoca sulle sue prestazioni.