Date of Award
3-2025
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science in Mechanical Engineering (MSME)
Department
Mechanical and Aerospace Engineering
First Advisor
Mohamed Younes El-Saghir Selim
Second Advisor
Mahmoud El-Gendi
Third Advisor
Bobby Mathew
Abstract
Engine cooling is considered one of the most important factors that affect their efficiency and therefore their performance, so a new cooling method is proposed using both heat pipes and fins to improve the cooling efficiency of internal combustion engines and shall be examined theoretically and experimentally. A test rig has been designed and built using a specimen material with similar properties to the real engine materials with similar dimensions as the engine cylinder head / liner thickness. The experiment employed a specially designed testing apparatus that included a gas burner for consistent heating, a modifiable support structure, and an electric motor-powered air blower equipped with an intake wheel system to produce regulated airflow. Accurate temperature and airflow readings were guaranteed by utilizing a thermocouple and flow meter. To make the effectiveness of this research, a comparison between the cooling by fins alone and cooling the engine by fins built-in heat pipes (heat pipe manufactured inside the fins) total of 10 cylindrical fins, each with an internal diameter of 8mm filled with a working fluid and acting as a heat pipes. The heat pipes are filled with a suitable working fluid, selected based on its thermal properties. As the fluid evaporates in the evaporator section, it transports heat to the condenser section, where it condenses and releases the absorbed heat into the surrounding air, thereby facilitating efficient heat dissipation from the engine. The objective is to increase the heat flux that the specimen (or the engine cylinder head) can undertake without being over heated. This will enable the engine to produce more power without material-thermal failure. Measurements included the surface and internal temperatures of specimen material, cooling air temperatures and the heat flux from the engine specimen. Numerical simulation by ANSYS software to correlate between cooling flow conditions, geometry of fins and heat flux have been estimated for the solid fins. The possibility and feasibility of using the heat pipes to cool the engine have examined and presented.
Arabic Abstract
البحث في نظام مبتكر لتبريد المحركات باستخدام الأنابيب/الزعانف الحرارية
تهتم هذه الأطروحة بدراسة وبحث استخدام طريقة جديدة للتبريد باستخدام كل من الأنابيب الحرارية والزعانف لتحسين نوعية التبريد لمحرك الاحتراق الداخلي، ويجب فحصها نظريا وتجريبيا.ً تُبنى منصة اختبار باستخدام مادة عينة لها خصائص مماثلة لمواد المحرك الحقيقية ذات أبعاد مماثلة لسمك رأس أسطوانة المحرك. وبغية تحقيق فعالية هذا البحث، تجري مقارنة بين التبريد بالزعانف وحدها وتبريد المحرك بواسطة أنابيب حرارية مدمجة بالزعانف (مصنعة داخل الزعانف(.
تم ملء الأنابيب الحرارية بسائل مناسب - يعتمد على خاصية حرارية مختارة - بحيث عندما يتبخر (قسم المبخر)؛ ينتقل بعيدًا إلى قسم المكثف أثناء تكثيفه بحيث يزيل الحرارة من المحرك إلى الهواء المحيط، والمتوقع هو زيادة التدفق الحراري (بدرجة حرارة السطح نفسها) حيث يجب زيادة طريقة التوصيل والحمل الحراري لنقل الحرارة (في حالة الزعانف) عن طريق تبخر السائل داخل الزعانف - أنابيب الحرارة - وهو أكثر بكثير من توصيل الزعانف النقية (الحالة الأولى) بعدة مرات. وتشمل القياسات درجات الحرارة السطحية والداخلية لمواد العينات، ودرجات حرارة الهواء الباردة، وتدفق الحرارة من المحرك.
تقدر المحاكاة العددية بواسطة برنامج ANSYS للترابط بين ظروف تدفق التبريد وهندسة الزعانف وتدفق الحرارة، وتطرح إمكانية وجدوى استخدام أنابيب الحرارة لتبريد المحرك.
Recommended Citation
Anees, Mohammad Shafiq, "INVESTIGATION OF INNOVATIVE HEAT PIPES / FINS SYSTEM FOR DIESEL ENGINE COOLING" (2025). Theses. 1324.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/1324
