Elektronik çiplerin kabarcıklı kaynamada nano akışkanlar ile soğutulmasının araştırılması
Investigation of cooling electronic chips with nanofluids in nucleate boiling
- Tez No: 889822
- Danışmanlar: PROF. DR. SEBİHA YILDIZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı Proses Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 186
Özet
Günümüz teknolojisinde elektronik çip gibi yetenekli elektronik komponentlerin artan ısıl yükleriyle beraber soğutulmaları önemli bir husus olarak ortaya çıkmaktadır. Elektronik çip gibi ısı üreten cihazların yüzeylerinden ısıyı kontrollü bir şekilde uzaklaştırmak ve bu cihazların sıcaklığını güvenli bir seviyede tutmak için havuz kaynaması sistemi kullanılmaktadır. Literatürde yapılan çalışmalarda akışkan olarak, saf ve nano akışkanların havuz kaynamasında kullanıldığı görülmüştür. Kaynama ısı transferinde nano akışkanların saf akışkanlara göre daha yüksek ısı transferi sağlayabilmesi nedeniyle, bu çalışmada nano akışkanlar kullanılmasına karar verilmiştir. Havuz kaynamasının incelenebilmesi için uygun bir deney sistemi kurulmuştur. Isıtılan bakır bir yüzeyde kabarcıklı havuz kaynaması, ultra saf su ve baz akışkanı saf su olan nano akışkanlar ile atmosferik basınçta gerçekleştirilmiştir. Bakır – su, bakır – alümina (Al2O3)-su ve bakır – karbon nanotüp-su yüzey akışkan çifti olarak seçilmiştir. İlk olarak saf su ile kabarcıklı kaynama ısı transferi deneysel olarak araştırılmış ve sonuçlar literatürde yer alan korelasyonlar ile karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçların korelasyon sonuçları ile uyumlu çıkması neticesinde nano akışkanlar ile deneysel çalışmalara başlanmıştır. Nano akışkan hazırlamak amacıyla iki farklı nano parçacık seçilmiştir. Bunlar; alümina (Al2O3) ve çok katmanlı karbon nanotüp'tür. Al2O3-su nano akışkanı ağırlıkça %0,01, %0,1, %0,5 ve %1 konsantrasyonlarda olmak üzere dört farklı şekilde hazırlanmıştır. Karbon nanotüp su nano akışkanı ağırlıkça %0,001, %0,01 ve %0,1 konsantrasyonlarında üç farklı şekilde hazırlanmıştır. Al2O3 - su nano akışkanı ile yapılmış kabarcıklı kaynama deneysel çalışmalarında saf suya göre maksimum %29 ısı transferi katsayısı artışı görülmüştür. Karbon nanotüp-su nano akışkanı kabarcıklı kaynama ısı transferi katsayısında saf suya göre maksimum %50 artış sağlamıştır. Regresyon analizi yapılarak Al2O3-su ve karbon nanotüp-su nano akışkanlarının kabarcıklı havuz kaynamasında ısı akısı hesabı için iki ayrı korelasyon geliştirilmiştir. Bu korelasyonlar yaklaşık %95 hassasiyetle deneysel verilere uyumludur.
Özet (Çeviri)
In today's technology, the cooling of capable electronic components such as electronic chips, along with their increasing thermal loads, has emerged as a significant concern. Some studies aimed at controlled heat removal from the surfaces of devices generating heat, like electronic chips, and maintaining their temperature at a safe level, utilize a pool boiling system. According to the studies conducted in the literature, it has been observed that both pure fluids and nanofluids are used as the working fluid. Due to the higher heat transfer capabilities of nanofluids in boiling heat transfer compared to pure fluids, this study decided to investigate nanofluids. To examine pool boiling, an appropriate experimental system has been set up. Nucleate pool boiling on a heated copper surface was conducted at atmospheric pressure with ultra-pure water and nanofluids consisting of water as the base fluid. The copper-water, copper-alumina (Al2O3)-water, and copper-carbon nanotube-water were chosen as the surface-fluid pairs. Firstly, nucleate boiling heat transfer with pure water was experimentally investigated and the results were compared with the correlations available in the literature. As the experimental results were found to be consistent with the correlation results, experimental studies with nanofluids were started. Two different nanoparticles were selected to prepare the nanofluids. These are alumina (Al2O3) and multi- walled carbon nanotubes. The Al2O3-water nanofluid was prepared in four different concentrations by weight: 0.01%, 0.1%, 0.5%, and 1%. The carbon nanotube-water nanofluid was prepared in three different concentrations by weight: 0.001%, 0.01%, and 0.1%. In the nucleate boiling experimental studies conducted with Al2O3-water nanofluid, a maximum increase of 29% in the heat transfer coefficient was observed compared to pure water. The carbon nanotube-water nanofluid provided a maximum increase of 50% in the nucleate boiling heat transfer coefficient compared to pure water. Regression analysis was performed, and two separate correlations were developed for the heat flux calculation in nucleate pool boiling with Al2O3-water and carbon nanotube-water nanofluids. These correlations are compatible with the experimental data with approximately 95% accuracy.
Benzer Tezler
- Minichannel evaporator design for heat transfer enhancement in computer cooling applications
Bilgisayar soğutma uygulamaları için minikanallı evaporator tasarımı
MEHMET HARUN SÖKÜCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. İLYAS KANDEMİR
- Monitoring of power system by using web-server based micro controller
Mikrodenetçi temelli ağ sunucusu kullanılarak güç sisteminin izlenmesi
NORI SHAKER MAHMOOD AL-LUHAIBI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTürk Hava Kurumu ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR KELEKÇİ
- Design, fabrication and characterization of a thermo-mechanical infrared detector array with integrated optical readout
Optik okuma ile tümleştirilmiş termo-mekanik kızılötesi algılayıcı dizinlerinin tasarım, üretim ve karakterizasyonu
REFİK BURAK ERARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Led sürücü ömürlerinin farklı çalışma koşulları altında incelenmesi
Lifetime analysis of led driver under different operating conditions
HAKAN AKÇA
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ADEM ÜNAL
- Thermal and optical interaction of tightly packaged LEDs in automotive lighting applications
Otomotiv aydınlatma uygulamalarında kullanılan yoğun şekilde paketlenmiş LED çiplerin termal ve optik etkileşimi
UMUT ZEYNEP URAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK