Dikdörtgen ve altıgen knatçıklı ısı alıcılarda ısı ve akış karakteristiklerinin deneysel ve teorik analizi
Experimental and theoretical analysis of heat and flow characteristics in rectangular and hexagonal heat sinks
- Tez No: 177733
- Danışmanlar: DOÇ.DR. KENAN YAKUT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: ısı transferinin iyilesmesi, elektronik cihazların sogutulması, entropi artısı minimizasyon, heat transfer enhancement, electronics cooling, entropy generation minimization
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
Elektronik endüstrisinde, ısı degistiricilerinde ve nükleer reaktörlerin sogutulmasında ısının sistemden transfer edilmesi kanatçıklarla yapılmaktadır. Özellikle elektronik cihazların sogutulması için yaygın olarak kullanılan yöntemlerin basında tasınımla ısı transferini artıran kanatçıklı ısı alıcılar gelmektedir. Isı alıcılar yüzey alanını ve türbülansı artırarak isletme sıcaklıgını, dolayısıyla eklem sıcaklıgını düsürürler. Basit yapıları ve düsük maliyetleri nedeniyle düzlem, silindirik, altıgen vb. gibi konvansiyonel geometriye sahip kanatçıklı ısı alıcılar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalısmada, altıgen ve dikdörtgen kanatçıklı ısı alıcıları için daha önce Taguchi deney tasarımı ile L18(21*37) ortogonal dizisi kullanılarak bulunan ve ?Genel? olarak adlandırılan optimum geometriye sahip altıgen ve dikdörtgen kanatçıklı elemanlarla deneyler gerçeklestirildi. Isı transferi ve sürtünme karakteristikleri üzerine en etkili parametre olan kanat yüksekligi için altıgen ve dikdörtgen kanatçıklarla 10cm, 15cm ve 20 cm' de deneyler yapıldı. En etkin ikinci parametre olan akıs hızı için ise 5 ayrı hızda deneyler gerçeklestirildi. Deneyler sonucunda ısı transferi ve sürtünme karakteristikleri Nu-Re ve f-Re grafikleri halinde sunuldu. Artan akıs hızı ve buna baglı olarak artan Reynolds sayılarında Nusselt sayısının arttıgı, aynı zamanda da sürtünme katsayısının azaldıgı gözlendi. Artan kanatçık yüksekligi ile Nusselt sayısı azalmıstır. Dikdörtgen kanatçıklı elemanlarda Genel-1 de daha yüksek Nusselt sayıları, altıgen elemanlar için ise Genel-2 de daha yüksek Nusselt sayıları elde edildi. Genel elemanlar için türbülans siddetleri incelendiginde deneyler ve literatürde kanat yüksekligi arttıkça türbülans siddeti (Tu)'nin düstügü görüldü. Bu etki ısı transfer miktarı içerisinde türbülanstan kaynaklanan oranın azaldıgı seklinde yorumlanmıstır. Elde edilen deneysel verilerle Nusselt sayısı ve sürtünme faktörü için özel kayıp fonksiyonu metodu kullanılarak korelasyonlar çıkarıldı. Daha sonra dikdörtgen ve altıgen kanatlar için I. kanun destekli artım verimi ve II. kanun destekli entropi artısı minimizasyonu analizleri yapıldı. Sonuçlar -Re ve Ns,a-Re grafikleri seklinde verildi. Artan Reynolds sayısıyla entropi olusum sayısı (Ns,a)'nın arttıgı ve artım veriminin () düstügü görüldü.
Özet (Çeviri)
In electronic industry, heat exchangers, and cooling of nuclear reactors, the fins are used for heat transfer from the system. Particularly, in order to cool the electronic devices, the most common method is to use heat exchangers with fins that increase convective heat transfer. Heat exchangers reduce junction temperature by increasing turbulence and surface area, hence increasing operation temperature. Due to simple structures and low costs, heat exchangers with fin having conventional geometry such as smooth, rectangular, cylindric, hexagonal etc. have been used commonly. In this study, experiments were carried out on the elements called as ?General? which were experimentally found as optimal geometry by Taguchi L18(21*37) orthogonal array for heat exchangers with hexagonal and rectangular fins. The height of fin found as the most effective parameter on heat transfer and friction characteristics. Thus, the experiments were made on hexagonal and rectangular fins with 10cm, 15cm 20 cm fin heights. For the flow rate which is the most effective second parameter, the experiments in five different flow rates are carried out. In the result of the experiments, heat transfer and friction characteristics have been submitted as in Nu-Re and f-Re graphics. It was observed that, with increasing flow rate, the number of Nusselt also increase, and that, at the same time, friction coefficient reduce. With increasing fin?s height the number of Nusselt reduce. In the elements with rectangular fins, higher Nusselt numbers were obtained in General-1 and for hexagonal elements the higher Nusselt numbers were obtained in General II. When the turbulence intensity for general elements were examined, both in the literature and experiments, it was observed that the intensity of turbulence reduced as the height of fin increased. This effect is interpreted as the reduction of the rate deriving from turbulence in heat transfer amount. With experimental data obtained loss function method was used for Nusselt number and friction factor, and correlations were found out. After that, for rectangular and hexagonal fins, enhancement efficiency with first law supported and entropy generation minimization analysis with second law supported were carried. The conclusions are given as in the graphics of -Re and Ns,a-Re. It was found out that the number of entropy generation (Ns,a) increase and the enhancement efficiency() decrease with increasing Reynolds Number.
Benzer Tezler
- Kanal akışında optimize edilmiş ısı alıcılarda çarpan jetle ısı ve akış karakteristiklerinin belirlenmesi
Determination of heat and flow characteristics with impingement jet for optimized heat sinks in channel flow
ABDÜSSAMED KABAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YAKUT
- Isı alıcıların kanal akışında ısı ve akış karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical analysis of heat and flow characteristics in duct flow for heat sinks
KUMRU GÜREŞCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YAKUT
- Bütünleşik fotovoltaik-ısı pompası sisteminin performans analizi
Performance analysis of photovoltaic-heat pump integrated system
AHMET NUMAN ÖZAKIN
- Çapraz akışlı (HRV) sisteminde farklı kanatçıkların ısı ve akışın deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the heat and flow in a cross-flow (HRV) heat exchanger system
MANSOUR NASIRI KHALAJI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSAK KOTCİOĞLU
- 5G iletişim sistemi için bir yama anten tasarımı
Designing a patch antenna for 5G communication system
ORÇUN YILDIRAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSNÜ DENİZ BAŞDEMİR