Çarpan akışkan jetleri kullanılarak elektronik elemanların soğutulmasının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of electronics equipment cooling with impinging jets
- Tez No: 212738
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENOL BAŞKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Çarpan jet, LDA, sıvı kristal, ısı transferi, Isı geçişi, Sıvı kristal yöntemi, Türbülans ölçümü, Çarpan hava jetleri, Impinging jet, LDA, liquid crystal, heat transfer, Liquid crystal technique, Turbulence measurement, Impinging air jets
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çarpan jetlerin akış ve ısı transferi özellikleri, jet çıkış geometrisinden jet çıkışındaki hız profiline, jet ile plaka arasındaki mesafeden jet içerisindeki türbülansa, çarpma plakası geometrisinden jet ile plaka arasındaki sıcaklık farkına kadar birçok parametreye bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada ilk olarak, jet ile çarpma plakası arasındaki sıcaklık farkının yerel ve ortalama ısı transferine etkisi Re =250-10000, jet plaka mesafesi H/D=2-12 aralığında deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Bahsedilen sıcaklık farkının özellikle küçük jet hızlarında ortalama ısı transferi üzerinde %35'e varan oranlarda etkili olduğu ve kaldırma kuvveti etkisiyle oluşan akışın yerel ısı transferini çarpma plakasının değişik bölgelerinde arttırdığı veya azalttığı gözlemlenmiştir. Çarpma plakası üzerinde elde edilen Nu sayıları plaka boyunca doğrusal olmayan bir şekilde değişmektedir. Bahsedilen değişimin belirli aralıklarla ısıl çiftler kullanılarak belirlenmesi özellikle küçük jet çaplarının kullanıldığı durumlarda mümkün olmamaktadır. Bu değişimin jet çıkış geometrisinin bir fonksiyonu olarak her noktada v belirlenebilmesi için sıvı kristal sıcaklık ölçüm tekniği kullanılarak dairesel, eliptik ve dikdörtgen kesitli 9 farklı jet geometrisi için deneyler yapılmıştır. Dairesel jetten farklı eliptik ve dikdörtgen geometrilerin özellikle durma bölgesinde pasif bir ısı transferi arttırım mekanizması olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Dairesel ve eliptik jetin akış alanı jet geometrisinin ve jet ile plaka arasındaki mesafenin bir fonksiyonu olarak ayrıntılı Lazer Doppler Anemometrisi (LDA) ve basınç ölçümleriyle belirlenmiştir. Eliptik jetlerde eksen kayması olduğu ve dairesel jetten daha küçük potansiyel öz uzunluğuna sahip oldukları belirlenmiştir. Jet çıkışından başlayıp plaka sonuna kadar elde edilen hız ve türbülans verilerinin, maksimum ısı transferi konumunun belirlenmesine yönelik Re=100-10000 ve H/D=2- 12 aralığında gerçekleştirilen parametrik sayısal çalışma sonuçlarıyla birlikte incelenmesi sonucunda, elde edilen ısı transferinin plaka üzerinde jetin ivmelenmesi ve jet içerisindeki türbülans yoğunluğu ile ilgisi olduğu belirlenmiştir. Çarpan jet akışı sayısal modellemeye uygun basit geometrisi ve karmaşık akış özellikleri göstermesi sebebiyle bir çok farklı türbülans modelinin test edilmesi için çok uygun bir akıştır. Düşük Re sayılı Lam- Bramhorst k-? türbülans modeli dairesel, eliptik ve dikdörtgen kesitli türbülanslı jetlerin modellemesinde test edilmiştir. Sonuç olarak modelin ısı transferini çarpma plakası üzerinde her noktada belirlemede yetersiz kaldığı ancak durma noktasından itibaren genel değişimi yakalayabildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Flow field and heat transfer characteristics of impinging jets depend on many parameters including, jet to plate distance, turbulence in the jet, jet exit geometry and the temperature difference between the jet and the target plate. In the first part of this study, the effect of temperature difference between the jet and the target plate on local and average heat transfer characteristics of impinging jets has been numerically and experimentally investigated. In the parametric study, Re number and dimensionless jet to plate distance were varried from 250 to 10000, and dimensionless jet to plate distance from 2 to 12 respectively. It has been shown that, as a result of increasing temperature difference, average heat transfer rate could be enhanced up to 35% at low jet exit velocities. In addition, buoyancy induced flow might have assisting or opposing effect on local heat transfer depending on the position on the target plate. Along the target plate, Nu number changes nonlinearly from the impinging point onwards. For small jet diameters, it is difficult to v correctly determine this change by using thermocouples. In order to determine local heat transfer rates for different jet exit geometries, experiments have been conducted for 9 different jet exit geometries including circular, elliptic and rectangular jets by using liquid crystal thermography temperature measurement technique. As a result, it has been shown that elliptic and rectangular jets could be used as a passive enhancement mechanism, especially in the stagnation region. Flow field characteristics of circular and elliptic impinging jets have been determined by detailed LDA and pressure measurements as a function of dimensionless jet to plate distance. Axis switch-over phenomena and shorter potential core length of eliptic jets, compared to circular jets, have been mapped. Analysis of velocity and turbulence data in the flow field together with the results of the parametric numerical study for the determination of maximum heat transfer rate location, showed that heat transfer is linked to flow acceleration on the target plate and turbulence in the jet. Due to their simple geometry and complex flow field charateristics impinging jets are very suitable for testing different turbulence models. Low Re number, Lam-Bramhorst k-? model has been tested to model circular, elliptic and rectangular jets. Model was not appropriate to determine the heat transfer rate at every point on the target plate but was able to predict the general profile change.
Benzer Tezler
- Çekirdeksiz kuru üzümde uygulanan politikanın Ege Bölgesinde üretim ve üretici açısından sonuçlarının değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
GÜVEN ÖZERİN
- Tarihsel gelişimi bakımından TRT'nin yönetim şekli ve hukuk düzeni
Başlık çevirisi yok
KAMİL ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Radyo-Televizyonİstanbul ÜniversitesiRadyo Televizyon Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL CİHAN
- İşletmelerin sosyal sorumlulukları kuram ve bazı iş örgütlerinde bir uygulama
Başlık çevirisi yok
GÜLÜMSER KESKİN
- Türkiye'deki para politikasının eleştirisi (1963-1981)
Criticism of monetary policy in Turkey: 1963-1981
MEHMET DEĞİRMENCİ