Phase change heat transfer from nano and micro size droplets on a non-flat substrate
Düz olmayan bir yüzeyde nano ve mikro boyuttaki damlacıklardan faz değişimi ile ısı aktarımı
- Tez No: 588665
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER DURSUNKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Yoğuşma/buharlaşma yoluyla ısı transferi, birçok mühendislik uygulamasında ısının atılmasına önemli katkı sağlar. Bir sıvı damlacığının veya filminin boyutları mikrometre düzeyine ulaştığında, sıvı-buhar ara yüzünün şekli kılcal kuvvetler tarafından domine edilir ve yerçekiminin etkisi azalır. Faz değişimi sıvısının kalınlığı nanometre boyutuna yaklaştığında arayüzün şekli özellikle temas hattındaki dağılma etkilerinden güçlü bir şekilde etkilenir. Temas hattının yakınında, aşırı ince sıvı filmler nedeniyle süreklilik mekaniği yaklaşımı geçerliliğini yitirir ve katı-sıvı-buhar sınırının kesişimindeki mikro temas açısının belirlenmesi için moleküler dinamik yaklaşımının kullanılması gerekir. Faz değişim hızı, ara yüzdeki sıvı film kalınlığının yanı sıra sıcaklık ve basınç farkının da güçlü bir fonksiyonudur. Isı borusu uygulamalarında, ısı transferinin çoğunluğu gizli ısıdan kaynaklanmaktadır ve faz değişimi dinamiklerinin anlanması, ısı borularının performansının artırılması için önemlidir. İnce film buharlaşması ve yoğuşması, damlacık yoğuşması ve buharlaşması, yoğuşma damlacıklarının ve filmlerinin bir geçiş rejiminde büyümesi ve birleşmesi, oluklu ısı borularında karşılaşılan olaylardır. Bu tezde, buharlaşma ve yoğuşma faz değişimi sırasındaki sıvı ara yüzünün şeklini belirlemek için genişletişmiş Young-Laplace denklemini çözen bir metodoloji geliştirilmiş ve sonuçlar moleküler dinamik simülasyonlarının öngördüğü temas açısıyla örtüşmesi için süreklilik yaklaşımı sınırına uzatılmıştır. Bu yöntem aynı zamanda yaklaşık durağan bir yaklaşım ile sıvı damlacıkların büyümesini ve birleşmesini benzetimlemek için kullanılmış ve sonuçlar oluklu ısı borularındaki kanatçıkların üstündeki yoğuşma problemine uygulanabilir hale getirilmiştir. Son olarak, yüzey dalgalanmasının ve pürüzlülüğünün akışkan filmlerin şekli ve faz değişim hızı üzerindeki etkisi, kullanımdaki üretim teknikleri ile üretilen yüzeyler için irdelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Heat transfer via condensation/evaporation is a major contributor to heat removal in numerous engineering applications. When the dimensions of a liquid droplet or film reaches the order of micrometers the shape of the liquid-vapor interface is dominated by the capillary forces and the effect of gravity subsides. As the dimensions of the phase change liquid approaches nanometer size, the interface shape is strongly affected by dispersion effects, predominantly in the neighborhood of the contact line. At the close proximity of the contact line, continuum mechanics breaks down due to the extreme thin liquid films, requiring the use of molecular dynamics to assess the micro contact angle at the intersection of the solid-liquid-vapor boundary. The rate of phase change is a strong function of the temperature and pressure difference at the interface as well as the liquid film thickness. In heat pipe applications, the majority of heat transfer is due to latent heat and understanding the dynamics of phase change is crucial to improving the performance of heat pipes. Thin film evaporation and condensation, droplet condensation and evaporation, unsteady growth and coalescence of condensing droplets and films are phenomena encountered in grooved heat pipes. In this thesis a methodology for solving the augmented Young-Laplace equation to determine the shape of the liquid interface during evaporation and condensation phase change is developed, the results of which are extrapolated to the limit of continuum to match the contact angle predicted by molecular dynamics simulations. This approach is also used to simulate the growth and coalescence of liquid droplets using a quasi-steady assumption, the results of which can be applied to the condensation on the fin top of grooved heat pipes. Finally, the effects of surface waviness and roughness on the shape and phase change rate of liquid films are investigated for surfaces generated using manufacturing techniques in common use.
Benzer Tezler
- Heat and fluid flow in microscale from micro and nano structured surfaces
Mikro ve nano yapılı yüzeylerden mikro boyutta ısı ve sıvı akışı
TÜRKER İZCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOŞAR
- Numerical and experimental studies on multi-phase flows in microchannels
Mikrokanallardaki çok fazlı akış üzerine sayısal ve deneysel çalışmalar
ABDOLALİ KHALİLİ SADAGHİANİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOŞAR
- Mini autoclave system for composite curing process
Kompozit malzeme kürleme süreci için mini otoklav sistemi
MEHMET ÇAKICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Polisilisyum tabaka üzerine fotolitografi yöntemi 0,3 mikron şekillendirme prosesinin optimizasyonu
Optimization of 0,3 µm photolithography process parameters over polysilicon layer
ZELİHA ÖZDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL
- Mikro yapılı yüzeylerde gözenek çaplarının ve girinti aralıklarının parametrik olarak çekirdekli kaynama üzerinde deneysel incelenmesi
Experimental investigation of effect of pore diameter and reentrant cavity width on nucleate boiling in micro structured surface
ALİ CAN İSPİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN ONBAŞIOĞLU