Mini kanallı grafit köpük ve alüminyum ısı alıcılarının termo-hidrolik performansının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the thermo-hydraulic performance of mini-channel graphite foam and aluminum heat sinks
- Tez No: 993863
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL SOLMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Isı transferi, ısı kuyusu, grafit köpük, basınç düşümü, Heat transfer, heat sink, graphite foam, pressure drop
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Elektronik cihazların artan güç yoğunluklarıyla birlikte performansını ve güvenilirliğini artırmada etkili ısıl yönetim kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, blok grafit köpük malzemesinin akış yönü boyunca silindirik mini kanalların eklenmesiyle yeni bir modifikasyon yaklaşımı önerilmiş ve alüminyum malzemeden üretilen benzer bir ısı alıcı ile karşılaştırma yapılmıştır. Yöntem: Bu çalışmada, blok grafit köpük ve alüminyum malzemeden üretilen iki farklı ısı alıcı tasarımı incelenmiştir. Öncelikle her iki ısı alıcı da 2 mm çapında mini kanallara sahip olacak şekilde hazırlanmış ve deneysel testler gerçekleştirilmiştir. Bu testler sonucunda elde edilen veriler kullanılarak sayısal model doğrulanmıştır.Ardından COMSOL Multiphysics yazılımı kullanılarak parametrik sayısal analizler yapılmıştır. Analizlerde Reynolds sayısı 163 ile 1862 aralığında değiştirilmiş, mini kanal çapı 1.5 mm, 2.0 mm ve 2.5 mm olarak seçilmiştir. Ayrıca kanal sayısı 41, 50 ve 59; ısı alıcı yüksekliği ise 23 mm, 27 mm ve 31 mm olacak şekilde farklı kombinasyonlar denenmiştir. Bu parametrelerin Nusselt sayısı, basınç düşüşü ve ısıl performans faktörü üzerindeki etkileri sistematik olarak değerlendirilmiştir. Bulgular: Yapılan deneysel ve sayısal çalışmalar sonucunda, her iki ısı alıcı için de Nusselt sayısı ve basınç düşüşünün Reynolds sayısı ile birlikte arttığı gözlemlenmiştir. Isı alıcı yüksekliğinin Nusselt sayısı, basınç düşüşü ve ısıl performans faktörü üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı belirlenmiştir. Buna karşılık, mini kanal çapının artırılması daha yüksek Nusselt sayısına ve önemli ölçüde azalmış basınç düşüşüne yol açmıştır. Bu durum, ısıl performans faktörünün iyileşmesini sağlamıştır. Sonuç: Grafit köpük ve alüminyum ısı alıcıların karşılaştırmalı analizinde, mini kanal çapının artırılmasının ısıl performansı geliştirdiği, basınç kaybını azalttığı ve genel verimliliği artırdığı görülmüştür. Isı alıcı yüksekliğinin ise performans üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: With the increasing power densities of electronic devices, effective thermal management is critically important for enhancing performance and reliability. In this study, a new modification approach is proposed by adding cylindrical mini-channels along the flow direction of block graphite foam material, and a comparable heat sink made of aluminum was developed for comparison. Method: Two different heat sink designs, one made of block graphite foam and the other of aluminum, were investigated. Initially, both heat sinks were prepared with mini-channels of 2 mm diameter and experimentally tested. The numerical model was validated using the experimental data. Subsequently, parametric numerical analyses were conducted using COMSOL Multiphysics. In these analyses, the Reynolds number was varied between 163 and 1862, the mini-channel diameter was selected as 1.5 mm, 2.0 mm, and 2.5 mm, the number of channels was set to 41, 50, and 59, and the heat sink height was chosen as 23 mm, 27 mm, and 31 mm. The effects of these parameters on the Nusselt number, pressure drop, and thermal performance factor were systematically evaluated. Findings: The experimental and numerical results showed that, for both heat sinks, the Nusselt number and pressure drop increased with Reynolds number. The heat sink height was found to have negligible effects on the Nusselt number, pressure drop, and thermal performance factor. In contrast, increasing the mini-channel diameter resulted in higher Nusselt numbers and significantly reduced pressure drops, thereby improving the thermal performance factor. Conclusion: The comparative analysis of graphite foam and aluminum heat sinks demonstrated that increasing the mini-channel diameter enhances thermal performance, reduces pressure loss, and improves overall efficiency. On the other hand, the heat sink height was found to have no significant effect on performance.
Benzer Tezler
- Süt endüstrisinde gıda güvenliği ve kalitesinin arttırılması amacıyla pH, toplam asitide ve yağ miktarının hızlı ve ekonomik tayini için otoanalizör cihaz geliştirilmesi
The development of an auto-analyzer device for fast and economic analysis of pH, total acidity and fat ratio improving the food safety and quality in dairy industry
ALİME GÜL GÖNEŞ
Doktora
Türkçe
2017
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM IŞILDAK
- Çoklu otonom insansız hava araçları için paralel programlama tabanlı yol planlaması
Parallel programming based path planning for multi autonomous unmmaned vehicles
ÖMER ÇETİN
Doktora
Türkçe
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHava Harp Okulu KomutanlığıBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRAY YILMAZ
- Mini kanallı ısı değiştiricilerinin farklı tasarım parametrelerine göre performansının ve donma probleminin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of performance and freezing problems according to different design parameters of mini channel heat exchangers
ENDER GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Mini kanallı gövde borulu ısı değiştiricide nanoakışkan kullanımının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of nanofluid use in mini-channel shell and tube heat exchanger
MEHMET SENAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN KÜÇÜK
DOÇ. DR. MURAT ÜNVERDİ
- Mini kanallı bir ısı alıcıda yenilikçi engel konfigürasyonlarının termohidrolik performansa etkilerinin sayısal olarak araştırılması
Numerical investigation of the effects of innovative obstacle configurations on thermohydraulic performance in mini channel heat sink
DÖNDÜ TÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Otomotiv MühendisliğiTarsus ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BUĞRA SARPER