Simulation of the Thermal Performance of the Evaporator of a Parallel-Flow FHPHE
DOI:
https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v21.n56.5795Keywords:
Heat exchanger, heat pipes, analytical simulation, thermal performance, FHPHE.Abstract
The results presented in this paper refer to the analysis, studies, and efforts undertaken by students in the 7th-semester, 1st-semester 2025 Mechanical Engineering Project course at UniFOA. During the semester, students worked to obtain an initial representation of an axially finned heat pipe heat exchanger in parallel flow, with guidance and guidance from their professors, based on a previously defined initial design. The two prototype designs under discussion were considered satisfactory, representing a first approximation of the prototype to be completed. In addition to the prototype representation, the students obtained numerical and graphical results from analytical simulation associated with the heat exchanger's evaporator. The results obtained refer to the physical quantities of interest for analyzing the evaporator's thermal performance. The physical quantities obtained were air velocity, overall heat transfer coefficient, number of thermal units (NTU), Nusselt number, thermal effectiveness, heat transfer rate, and air outlet temperature. The main parameters used in the analysis were the number of heat pipes, the number of fins per tube, the saturation temperature of the working fluid (water), the filling ratio of the working fluid, the air inlet temperatures to the evaporator, the evaporator length, and the air mass flow rates. The study used as a reference and object of comparison a study published in an international journal on air conditioning systems for surgical rooms, using a crossflow evaporator design.
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References
SUKARNO, R.; PUTRA, N.; HAKIM, I. I.; RACHMAN, F. F.; MAHLIA, T. M. I. Multi-stage heat-pipe heat exchanger for improving energy efficiency of the HVAC system in a hospital operating room. International Journal of Low-Carbon Technologies, v. 16, p. 259–267, 2021. Advance Access publication: 22 jul. 2020. DOI: 10.1093/ijlct/ctaa048
HAKIM, I. I.; SUKARNO, R.; PUTRA, N. Utilization of U-shaped finned heat pipe heat exchanger in energy-efficient HVAC systems. Thermal Science and Engineering Progress, 2021. DOI: 10.1016/j.tsep.2021.100984
BARRAK, A. Heat pipes heat exchanger for HVAC applications. In: Heat Transfer – Design, Experimentation, and Applications. IntechOpen, 2021. DOI: 10.5772/intechopen.95530
GÓRECKI, G.; ŁĘCKI, M.; GUTKOWSKI, A. N.; ANDRZEJEWSKI, D.; WARWAS, B.; KOWALCZYK, M.; ROMANIAK, A. Experimental and numerical study of heat pipe heat exchanger with individually finned heat pipes. Energies, v. 14, p. 5317, 2021. DOI: 10.3390/en14175317
PUTRA, N.; ANGGORO, T.; WINARTA, A. Experimental study of heat pipe heat exchanger in hospital HVAC system for energy conservation. International Journal of Advance Science Engineering Information Technology, v. 7, n. 3, 2017. ISSN: 2088-5334. DOI: 10.18517/ijaseit.7.3.2135
JOUHARA, H.; CHAUHAN, A.; NANNOU, T.; ALMAHMOUD, S.; DELPECH, B.; WROBEL, L. C. Heat pipe based systems – advances and applications. Energy, v. 128, p. 729–754, 2017. DOI: 10.1016/j.energy.2017.04.028
JOUHARA, H.; ALMAHMOUD, S.; BROUGH, D.; GUICHET, V.; DELPECH, B.; CHAUHAN, A.; AHMAD, L.; SEREY, N. Experimental and theoretical investigation of the performance of an air to water multi-pass heat pipe-based heat exchanger. Energy, v. 219, 2021. DOI: 10.1016/j.energy.2020.119624
NOGUEIRA, É. Heat exchangers: analytical modeling and applications. São Paulo: Editora Dialética, 2025. ISBN: 978-65-270-6139-7 (físico), 978-65-270-6140-3 (e-book). DOI: 10.48021/978-65-270-6139-7
NOGUEIRA, É. Thermal performance in heat exchangers by irreversibility, effectiveness, and efficiency concepts using nanofluids. Journal of Engineering Sciences, v. 7, n. 2, p. F1–F7, 2020. DOI: 10.21272/jes.2020.7(2).f1
NOGUEIRA, É. Thermal and viscous irreversibilities in the heat exchanger of individually finned heat pipes using freon R404A as the working fluid. Mechanical Engineering Advances, v. 1, n. 1, p. 132, 2023. DOI: 10.59400/mea.v1i1.132
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