Comprehensive modeling of heat and mass transport in a micropillar evaporator
Mikrosütunlu bir buharlaştırıcıda ısı ve kitle taşınmasının kapsamlı modellenmesi
- Tez No: 746051
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER DURSUNKAYA, DOÇ. DR. YİĞİT AKKUŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Buharlaşma, Isı akısı, Kapiler geçirgenlik, İnce filmler, Evaporation, Heat flux, Capillary permeability, Thin films
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnce film buharlaşması ve kılcal sıvı akışı, tuz arındırmadan elektronik soğutmaya kadar birçok teknolojik uygulama için büyük öneme sahiptir. Hassas üretimi mümkün kılan gelişmeler sayesinde, pasif sıvı taşınımı ile beslenen mikrosütunlu buharlaştırıcılar büyük ilgi görmeye başladı. Günümüze kadar kılcal tasarımların optimize edilmesi için önemli çabalar harcanmış olsa da, sıvı-buhar arayüzündeki ve mikrosütunların etrafındaki akışta meydana gelen karmaşıklıklar sebebiyle konunun tamamı net bir şekilde anlaşılamamaktadır. Temel olarak, mikrosütunlu bir kılcal buharlaştırıcıdaki ısı transferi; kılcallık kaynaklı sıvı akışı, temas çizgisinin yakınında yoğunlaşan ince film buharlaşması ve termokapilerite kaynaklı Marangoni akışı gibi çeşitli arayüz fenomenlerini içeren bir problemdir. Bu çalışmada, sıvı akışı hücre ve cihaz seviyesinde enerji transferi ile birleştirilerek mikrosütunlu kılcal buharlaştırıcılardan buharlaşma için kapsamlı bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen model literatürdeki önceki deneylerle başarıyla doğrulanmıştır. Marangoni sayısı yeterince yüksek olduğunda, termokapiler konveksiyon nedeniyle sıvı-buhar arayüzünün altında sirkülasyon oluştuğu, ve bu akışın buharlaştırıcı sıcaklığını önemli derecede düşürdüğü tespit edilmiştir. Bu sıcaklık düşüşü, modelde termokapilerik fizik yok sayıldığında tanımlanamamakta ve modelin tahmini deneylerden önemli ölçüde sapmaktadır. Bu yüzden, mevcut çalışma mikrosütunlu kılcal buharlaştırıcılarda Marangoni akışının buharlaşma üzerinde şimdiye kadar keşfedilmemiş etkisini ortaya çıkarmaktadır. Önerilen modelleme yapısının, tüm arayüz fenomenlerini hesaba kattığı için mikro yapılı buharlaştırıcıların optimizasyonu için mühendislere yol göstereceğine inanılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Thin-film evaporation and the replenishing capillary liquid flow have paramount importance for various technological applications spanning from desalination to electronics cooling. With the developments enabling precise fabrication, evaporators with micropillar arrays have attracted substantial attention to sustain efficient evaporation fed by passive liquid transport. Although considerable effort has been devoted to designing optimized wicks, the full picture is still blurry due to complexities in modeling the liquid-vapor interface and the flow around the micropillars. Fundamentally, the heat transfer from a micropillar wick evaporator is a problem governed by various interfacial phenomena such as the capillarity-induced liquid flow, thin-film evaporation intensifying near the contact lines, and thermocapillarity-induced Marangoni flow. In this work, a comprehensive model is developed for the evaporation from a micropillar wick evaporator by coupling liquid flow and energy transport at both cell- and device- levels. The model is successfully validated with previous experiments. When Marangoni number is sufficiently high, the model identifies a sharp reduction in the evaporator temperature attributed to the thermocapillary convection creating circulations beneath the liquid-vapor interface. This temperature drop cannot be identified when thermocapillarity is switched off in the model and the prediction of the model substantially deviates from the experimental measurement. Therefore, the current study reveals a hitherto unexplored role of Marangoni flow in the evaporation of water from micropillar wick evaporators. The proposal modeling framework can guide engineers to optimize micro-post evaporators by accounting for all the relevant interfacial phenomena.
Benzer Tezler
- Bornova (İzmir) koşullarında çeşitli kültür bitkilerinde zarar yapan Dolycoris baccarum (L.) (Heteroptera: Pentatomidae)'un biyolojisi ve ekolojisi üzerinde araştırmalar
Investigations on the biology and ecology of Dolycoris baccarum (L.) (Heteroptera: Pentatomidae) which attacks to various plants of economic importance at Bornova (İzmir)
YUSUF KARSAVURAN
- Üniversitelerde okutulan güzel sanatlar müzik dersi programının incelenmesi
Studying the fine arts music curriculum taught in universities
FERDA GÜRGAN
- Çatışmacı toplum paradigması: Teorik ve meta-teorik düzeylerin ilişkisi
Conflict paradigm of society
ADNAN TÜREGİN
- Sincan'daki orta 1. sınıflarda okuduğunu anlama bakımından Türkçe öğretimi
Başlık çevirisi yok
KEVSER GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Eğitim ve ÖğretimGazi ÜniversitesiTürkçe Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEGÜL ATAMAN