Experimental investigation of the use of innovative porous heat sinks in the cooling of thermoelectric modules
Termoelektrik modüllerin soğutulmasinda yenilikçi gözenekli isi alici kullaniminin deneysel incelenmesi
- Tez No: 987809
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KAYHAN DAĞIDIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tarsus Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, bir termoelektrik soğutucu modülün sıcak yüzeyindeki ısı geçişini iyileştirmek amacıyla farklı topoloji ve gözeneklilikte kafes yapılı ısı alıcı kullanımı deneysel olarak incelenmiştir. Tez kapsamında Tel Kafes (TK) ve üç yönlü Periyodik Minimal Yüzey (PMY) esaslı olmak üzere iki farklı ısı alıcı türü incelenmiştir. TK esaslı olarak Eksenel (E-TK) ve Diyagonal (D-TK), üç yönlü PMY esaslı olarak ise Gyroid (G-PMY) ve Elmas (E-PMY) ısı alıcı topolojileri %60, %70 ve %80 olmak üzre üç farklı gözeneklilikte dikkate alınmıştır. Termoelektrik soğutucu olarak TEC1-12706 ticari modül kullanılmıştır. Deneylerde ısı alıcılar, modülün sıcak yüzeyine entegre edilerek sabit hava hızı ve değişken elektrik akımı koşullarında test edilmiştir. Modülün performansı sıcak ve soğuk yüzey sıcaklıkları (TH ve TC), sıcaklık farkı (ΔT), soğutma kapasitesi (Q ̇_C), elektriksel güç tüketimi (W ̇_in) ve soğutma tesir katsayısı (COP) gibi temel termodinamik performans parametreleri bakımından değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, ısı alıcı topolojisinin ve gözenekliliğinin termoelektrik soğutucuların performansında belirleyici etkilere sahip olduğu görülmüştür. Yüksek gözeneklilik ısı taşınımını, düşük gözeneklilik ısı iletimini iyileştirerek ısı geçişi sağlamış, her iki ısı geçişi mekanizmasını da dengeleyen optimum gözenekliliğin önemi ortaya çıkmıştır. Bu doğrultuda tüm numuneler içerisinde soğutma kapasitesi ve COP bakımından optimum performans yaklaşık 1,5 A'de %60 gözeneklilikteki D-TK numunesinden elde edilmiştir. D-TK ısı alıcıların COP'leri 0,5-2,5 A aralığında 0,66-1,77 olarak tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis experimentally investigates the use of lattice-structured heat sinks with different topologies and porosities to improve heat transfer on the hot surface of a thermoelectric cooler. Two different heat sink types were examined within the scope of this thesis: Strut-based and triply periodic minimal surface-based. Axial and diagonal topologies were considered for the strut-based and gyroid and diamond topologies were considered for the triply periodic minimal surface-based with three different porosities of 60%, 70%, and 80%. The commercial TEC1-12706 module was used as the thermoelectric cooler. In the experiments, the heat sinks were integrated into the hot surface of the module and tested under constant air velocity and variable electric current conditions. The module's performance was evaluated in terms of key thermodynamic performance parameters such as hot and cold surface temperatures, temperature difference, cooling capacity, electrical power consumption, and Coefficient of Performance (COP). The study showed that heat sink topology and porosity have a decisive effect on the performance of thermoelectric coolers. High porosity improved heat convection and low porosity improved heat conduction. Thus, the importance of optimum porosity, which balances both heat transfer mechanisms, was highlighted. Accordingly, among all samples, optimum performance in terms of cooling capacity and COP was obtained from the diagonal strut-based heat sink with 60% porosity at approximately 1.5 A. The COPs of diagonal strut-based heat sinks were determined to be 0.66-1.77 in the 0.5-2.5 A range.
Benzer Tezler
- Nickel and cobalt boride based high-capacity electrodes: production, characterization and supercapacitor performance
Nikel ve kobalt borür esaslı yüksek kapasiteli elektrotlar: üretimi, karakterizasyonu ve süperkapasitör performansı
MEHTAP ARSLAN KABA
Doktora
İngilizce
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEM KARTAL ŞİRELİ
- Dizel motorlarda çoklu püskürtme stratejisinin nox emisyonu üzerine etkisinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of the effect of multiple injection strategy on nox emission in diesel engines
ARDA ALBAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUAMMER ÖZKAN
- Şekil değiştiren kanat yapısı kullanımının insansız hava aracı performansına etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effects of morphing wing applications on unmanned aircraft performance
EMRE ÖZBEK
Doktora
Türkçe
2023
Uçak MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ
DOÇ. DR. SELÇUK EKİCİ
- Çimento esaslı kompozitlerden üretilen yapı elemanlarının mekanik davranışlarının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the mechanical behaviors of structural elements produced by cementitious composites
MEHMET MUSTAFA DAŞKIRAN
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU
- Karbon elyaf takviyeli alüminyum plakalara (CARALL) grafen katkısının mekanik özelliklere etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of graphene addition to carbon fibre reinforced aluminium plates (CARALL) on mechanical properties
MUSTAFA DÜNDAR
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiDüzce ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS UYGUR
DOÇ. DR. ERGÜN EKİCİ