Fonksiyonel derecelendirilmiş dairesel kanatçıklar ile ısı transferi iyileştirmenin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of heat transfer improvement with functionally graded circular fins
- Tez No: 889592
- Danışmanlar: PROF. DR. SİBEL GÜNEŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu çalı¸smada, açılı bir silindir üzerine yerle¸stirilmi¸s fonksiyonel derecelendirilmi¸s (FD) kanatçıklar ve homojen alüminyum kanatçık dizilerinin dogal ta¸sınım yoluyla ısı transferi, ˘ hem deneysel yöntemler hem de Taguchi yöntemi kullanılarak kapsamlı bir ¸sekilde incelenmi¸stir. Çalı¸sma, kanatçıkların imal edildigi malzeme yapısının ve kanatçık ˘ aralıgının do ˘ gal ta¸sınımla gerçekle¸sen ısı transferi üzerindeki etkilerini ve dairesel ˘ kanatçıkların ısıl performansını analiz etmeyi hedeflemi¸stir. Bu amaç dogrultusunda, ˘ optimum hacimsel kompozisyonu bir dizi sonlu elemanlar analizi ile belirlenen ve yüksek ısıl iletkenlik katsayısına sahip alüminyum ve bakır bile¸siminden olu¸san FD dairesel kanatçıklar ve homojen alüminyum kanatçıklar, toz metalürjisi ve sıcak presleme teknikleri kullanılarak üretilmi¸stir. Çalı¸smada, kanatçıkların malzeme yapısının ısıl performansa etkilerini degerlendirmek amacıyla kanatçık çapı 90 mm ve kalınlı ˘ gı 2.5 mm ˘ sabit tutulmu¸s, deneyler 25-150 W aralıgında de ˘ gi¸sen 6 farklı güç seviyesi ve 3-7-11-21 ˘ ve 25 kanatçık sayıları için ve silindir açısının da 0'dan 75'e 15'er derece aralıklarla degi¸sti ˘ gi deneyler gerçekle¸stirilmi¸stir. Elde edilen bulgular, açı artı¸sıyla ısı transferinin ˘ her iki kanatçık türü için de azaldıgını, ancak her güç seviyesinde FD kanatçıkların net ˘ ısı transferinin ve ısıl performans ölçütü olan etkenlik degerinin homojen alüminyuma ˘ kıyasla daha yüksek oldugunu göstermi¸stir. Deneysel çalı¸smada, kanatçık sayısının 7 ˘ oldugu durumda ısı transferinin maksimum seviyeye ula¸stı ˘ gı saptanmı¸s ve bu bulgu ˘ Taguchi yöntemi ile de dogrulanmı¸stır. Sonuçlar, FD kanatçıkların, homojen kanatçıklara ˘ göre daha üstün ısıl performans sergiledigini ve özellikle de ˘ gi¸sen güç seviyelerinde daha ˘ verimli ısı transferi sagladı ˘ gını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the natural convection heat transfer over an inclined cylinder with functionally graded (FG) fins and homogeneous aluminum fin arrays has been comprehensively investigated using both experimental methods and the Taguchi technique. The study aims to analyze the effects of material composition and fin spacing on natural convection heat transfer and thermal performance of circular fins. To achieve this goal, functionally graded circular fins composed of aluminum and copper with high thermal conductivity were fabricated using powder metallurgy and hot pressing techniques, and their optimal volumetric composition was determined via a series of finite element analyses.Experimental trials were conducted with a fixed fin diameter of 90 mm and thickness of 2.5 mm, encompassing 6 different power levels ranging from 25 W to 150 W, and varying fin numbers (3, 7, 11, 21, and 25) with cylinder inclination angles incremented from 0 to 75 degrees in 15-degree intervals. Additionally, through both experimental and numerical methods, temperature distributions along the radius of fins with each material composition were determined and compared.The findings indicate that heat transfer decreases with increasing inclination angle for both types of fins; however, functionally graded fins consistently exhibited higher heat transfer rates and effectiveness compared to homogeneous aluminum fins across all power levels. In particular, experimental results identified maximum heat transfer occurring at 7 fins, a conclusion validated by the Taguchi method. Furthermore, functionally graded fins were found to offer a more uniform temperature distribution along the radius.These results underscore the superior thermal performance of functionally graded fins over homogeneous fins, highlighting their potential for enhancing energy efficiency, especially under varying power levels.
Benzer Tezler
- Yatay bir silindir üzerinde bulunan fonksiyonel derecelendirilmiş dairesel kanatçıkların doğal taşınımda ısıl performansının araştırılması
The investigation of the thermal performance of functionally graded annular fins on a horizontal cylinder in free convection
MEHMET ALP DOĞMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİBEL GÜNEŞ
- Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemeden yapılmış dairesel kanatçıklarda termal gerilme analizi
Thermal stress analysis of annular fin made of functionally graded material
ALİ YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. KERİMCAN ÇELEBİ
YRD. DOÇ. DURMUŞ YARIMPABUÇ
- Dairesel delik içeren öngerilmeli fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden oluşan şerit plakların sonlu elemanlar yöntemi ile statik analizi
Static anaysis of fgm pre-stressed plate-strip contained circular hole with fem
MEHMET CAN ATASAYANLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜLKÜ YEŞİL
- Değişken kesite sahip fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden yapılmış bir dairesel kanatçığın termal gerilmelerin incelenmesi
Investigation of thermal stresses in a annular fin made of functionally graded material with variable cross-section
İBRAHİM ERDEM KAYPAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KERİMCAN ÇELEBİ
- Makine öğrenmesi yöntemi ile fonksiyonel derecelendirilmiş tabakalardaki temas problemi analizi
Contact problem analysis in functionally graded layers with machine learning method
MUHAMMED TAHA POLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiMunzur Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER POLAT