Teknolojideki ilerlemeler ile birlikte ısı üreten elektronik ekipmanların boyutlarındaki küçülmelere rağmen işlevlerinin artmasından kaynaklı birim hacim ısı yükleri sürekli bir artış göstermektedir. Artan ısı yüklerine bağlı olarak soğutma performanslarının iyileştirilmesi önem kazanmaktadır. Metal süngerler çok yüksek yüzey/hacim oranları ile ısı transferini iyileştirmede kullanılabilecek yöntemler arasında öne çıkan uygulamalardan biridir. Yüksek porozite, su gibi ısı transfer özellikleri yüksek bir akışkan için ısının metal süngerin yüksekliği boyunca iletiminin sağlanmasında sorun teşkil etmektedir. Bu sebeple metal süngerin yüksekliği boyunca ısı iletiminin sağlanması ve ısıtılan yüzeyin Nu sayısının yükseltilebilmesi için metal süngerlerin kanatlarla birleştirilmesi literatürde incelenmiştir. Bu çalışmanın literatürdeki çalışmalardan farkı metal sünger ile kanatçık kullanımın etkisinin büyük ısıl iletkenliğe sahip bir akışkan (su) ve küçük ısıl iletkenliğe sahip bir akışkan (hava) ile ayrı ayrı kullanılmış olmasıdır. Metal süngerler Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımlarında poroz ortam parametreleri kullanılarak modellenebilmektedir. Metal sünger alüminyum malzemeden üretilmiş olup yüksek poroziteye (%90) sahiptir. Çalışmada kanat sayısı da bir parametre olarak incelenmiş olup, kanat sayısının bu iki sıvının ısı tanımlanan yüzeydeki Nu sayısını nasıl etkilediği ANSYS Fluent yazılımı ile incelenmiştir. Çalışmada akışkan hava olduğu durumda kanat eklenmesinin verimliliği artan hava hızı ile artarken duvardaki sıcaklık artışı %43’e kadar, akışken su olduğu durumda ise kanat eklenmesinin verimliliği artan su hızı ile azalırken duvardaki sıcaklık artışı %48’e kadar azaltılabildiği gözlemlenmiştir.
Advancements in technology have led to a continuous increase in the amount of heat generated within electronic equipment, despite the reduction in their size and the increase in their functionalities. Due to the escalating heat loads, enhancing cooling performance has become more critical in applications. Metal foams have recently emerged as a prominent method to enhance heat transfer in cooling systems, primarily due to their great surface-to-volume ratios. However, the issue arises when high porosity values are involved, particularly when a high thermal conductivity fluid such as water is used, as it presents difficulty in ensuring heat conduction along the height of the metal foam. Consequently, integrating fins with metal foams has been documented in the literature as a means to increase the Nusselt number on the heated surface. In this study, in contrast to the existing literature, the effect of using metal foam combined with fins was examined with two separate fluids possessing dissimilar thermal conductivities: a high thermal conductivity fluid (water) and a low thermal conductivity fluid (air). The metal foams were modeled using Computational Fluid Dynamics (CFD) software with porous medium parameters. The metal foam used is made of aluminum material and exhibits a high porosity level of 90%. Additionally, the impact of varying the number of fins was investigated as a parameter, and its effect on the heat transfer from the heated surfaces for both fluids was examined using ANSYS Fluent software. In the study, it was observed that when air is used as the fluid, the addition of fins increases efficiency with increasing air velocity, while the temperature rise on the wall can be reduced by up to 43%. Conversely, when water is used as the fluid, the addition of fins decreases efficiency with increasing water velocity, yet the temperature rise on the wall can be reduced by up to 48%.
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Computational Methods in Fluid Flow, Heat and Mass Transfer (Incl. Computational Fluid Dynamics) |
Journal Section | Research Article |
Authors | |
Early Pub Date | December 4, 2024 |
Publication Date | |
Submission Date | October 25, 2024 |
Acceptance Date | November 25, 2024 |
Published in Issue | Year 2024 EARLY VIEW |
This work is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.