Daralan ve Genişleyen Geometriye Sahip Bir Mini Kanalda Kanal Geometrisinin Isı Transferine Olan Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi
Abstract
Bu çalışmada yüksek sıcaklıklara ulaşan yüzeylerin soğutulması için kullanılan mini kanallı bir ısı alıcısının soğutma performansı incelenmiştir. Bu mini kanalın kanal uzunluğu boyunca kesit alanı değiştirilerek, düz kanal, daralan-genişleyen kanal ve genişleyen-daralan kanal olmak üzere üç ana kanal geometrisi belirlenmiştir. Ayrıca bu ana model geometrilerinde genişleme ve daralma açıları değiştirilerek farklı bölme sayısına sahip alt geometrik modeller oluşturulmuştur. Reynolds sayısı 500-2000 aralığında, bölme adeti de 3-12 aralığında değiştirilerek analizler yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, tüm model geometrilerinde akışın Reynolds sayısının artması ile ısı transferinin arttığı gözlemlenmiştir. Bölme sayısının artışı ile hem daralan-genişleyen hem de genişleyen-daralan kanal tiplerinde Nusselt sayısının artış gösterdiği, dolayısıyla kanalın sahip olduğu bölme sayısının artırılması ısı transferini olumlu yönde etkilediği gözlemlenmiştir. Daralan-genişleyen kesite sahip kanal tipinde diğer kanal tiplerine oranla daha yüksek Nusselt sayıları elde edilmiştir. Daralan-genişleyen kesite sahip modelin sonuçları düz kanal tipi ile kıyaslandığında, Nusselt sayısının ve termal performans faktörünün sırasıyla yaklaşık %50 ve %100 kadar artış gösterdiği görülmüştür. Dolayısıyla incelenen parametre aralığında daralan-genişleyen kesite sahip mini kanal geometrisinin soğutma performansının incelenen diğer kanal geometrilere oranla daha yüksek olduğu söylenebilir.
Keywords
Isı transferi, mini kanal, ısı alıcısı, kesit daralması, kesit genişlemesi
References
- Altay, R. (2020). Fluid mixing efficiency enhancement in microchannels having spiral elliptic and curved structures with various baffle geometries, Master Thesis, Sabancı University, İstanbul, Turkey.
- Al-Hasani, H. M., & Freegah, B. (2022). Influence of secondary flow angle and pin fin on hydro-thermal evaluation of double outlet serpentine mini-channel heat sink. Results in Engineering, 16, 100670. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100670
- Baş, A. (2021). Al2O3 – Saf Su ve Zno – Saf Su Nanoakışkanlarının Farklı Çaplardaki Mini Kanallarda Akışının Deneysel Olarak İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Bülent Ecevit Üniversitesi, Zonguldak.
- Chen, Y., Chen, K., Dong, Y., & Wu, X. (2022). Bidirectional symmetrical parallel mini-channel cold plate for energy efficient cooling of large battery packs. Energy, 242, 122553. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.122553
- Çengel, Y. A., & Cimbala J. M. (2006). Fluid mechanics fundamentals and applications (1st ed.). New York, NY: McGraw-Hill.
- Foong A. J. L., Ramesh N., & Chandratilleke T. T. (2009). Laminar convective heat transfer in a microchannel with internal longitudinal fins. International Journal of Thermal Sciences, 48(10), 1908–1913. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2009.02.015
- Gao, Y., Wang, C., Wu, D., Dai, Z., Chen, Bo, & Zhang X. (2022). A numerical evaluation of the bifacial concentrated pv-steg system cooled by mini-channel heat sink. Renewable Energy, 192, 716-730. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.04.153
- Incropera, P.F., Dewitt, P. D., Bergman, L. T., & Lavine, S. A. (2007). Fundementals of heat and mass transfer (6th ed.) Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
- Jha, B. K., & Malgwi P. B. (2021). Interplay of conducting and non-conducting walls on hydromagnetic natural convection flow in a vertical micro-channel with Hall current. Propulsion and Power Research, 10 (2), 155-168. https://doi.org/10.1016/j.jppr.2021.04.001
- Kılıç, M., & Şentürk, S. (2019). Gelişmekte olan laminer akışta mini kanallı soğutucu bloğun çok yanıtlı Taguchı yöntemi kullanılarak optimizasyonu. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 24(3), 433-450. https://doi.org/10.17482/uumfd.632964