Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi

Yıl 2026, Cilt: 9 Sayı: 2, 1012 - 1024, 16.03.2026
https://doi.org/10.47495/okufbed.1790328
https://izlik.org/JA98GP83UN

Öz

Bu çalışmada, elektrosprey (ES) soğutma yönteminde çalışma akışkanı olarak aseton-su karışımlarının performansı deneysel olarak incelenmiştir. Literatürde ES soğutmada yaygın olarak etanol esaslı çözeltiler tercih edilmekte olup, bu çalışmada ilk defa aseton–su karışımları kullanılarak özgün bir yaklaşım ortaya konulmuştur. Deneyler, 12 kV sabit voltaj, 55 mm nozul–ısı alıcı mesafesi, farklı debiler (10, 30, 50, 70 ve 90 ml/h) ve ısı akıları (2,72, 3,23, 3,69, 4,26 ve 4,91 kW/m²) altında gerçekleştirilmiştir. Karışım oranı olarak %25 aseton–%75 su ve %50 aseton–%50 su çözeltileri kullanılmıştır. Sonuçlar, sprey debisi ve karışım oranının ısı transfer performansı üzerinde belirleyici rol oynadığını göstermektedir. Düşük debilerde püskürtmenin yüzeyi alanına yeteri kadar nüfus edememesi nedeniyle sıcaklık farkı (ΔT) yüksek çıkarken, artan debilerle birlikte yüzey alanını kaplama etkinliği artmış ve daha düşük ΔT değerleri elde edilmiştir. Ayrıca, %50 aseton içeren karışım, düşük yüzey gerilimi ve yüksek buharlaşma eğilimi sayesinde daha yüksek ısı transfer katsayısı (h) sağlamıştır. Elde edilen bulgular, ES soğutmada aseton–su karışımlarının kullanılabilirliğini ortaya koymakta ve yüksek ısı akılarında mikroelektroniklerin termal yönetiminde potansiyel bir çözüm sunduğunu göstermektedir.

Kaynakça

  • Aslett LJM. Sampling from complex probability distributions: A monte carlo primer for engineers. In: Aslett LJM., Coolen FPA., De Bock J. (ed) Uncertainty in engineering introduction to methods and applications. Switzerland: Springer 2022; 15-35.
  • Grenyer A., Erkoyuncu JA., Addepalli S., Zhao Y. Compound uncertainty quantification and aggregation for reliability assessment in industrial maintenance. Machines 2023; 11(5): 560.
  • Holman JP. Experimental Methods for Engineers. 8th ed. NY: McGraw Hill; 2012.
  • Kabakuş A., Öztürk A., Sönmez F. A new approach to cooling photovoltaic panels: Electrospray cooling. Case Studies in Thermal Engineering 2024a; (64): 105545.
  • Kabakuş A., Sönmez F., Öztürk A. Thermal analysis of photovoltaic panel cooled by electrospray using different fluids. Düzce University Journal of Science & Technology 2024b; 12(4): 2271–2282.
  • Kabakuş A., Yakut K., Özakın AN., Yakut R. Experimental determination of cooling performance on heat sinks with cone-jet electrospray mode. Engineering Science and Technology, an International Journal 2021; 24(3): 665–670.
  • Kim JY., Lee, SJ., Lee MH., Kim JY., Hong JG. Effects of structural variation in electrospray systems on spray characteristics. Soft Matter 2024; 20(34): 6791–6799.
  • Kim Y., Jung S., Kim S., Choi ST., Kim M., Lee H. Heat transfer performance of water-based electrospray cooling. International Communications in Heat and Mass Transfer 2020; (118): 104861.
  • Liang G., Mudawar I. Review of spray cooling – Part 1: Single-phase and nucleate boiling regimes, and critical heat flux. International Journal of Heat and Mass Transfer 2017; 115(Part A): 1174–1205.
  • Liu H., Cai C., Yin H., Luo J., Jia M., Gao J. Experimental investigation on heat transfer of spray cooling with the mixture of ethanol and water. International Journal of Thermal Sciences 2018; 133(1): 62–68.
  • Liu YQ., Wan H., Song QL., Li WQ. On the influences of ambient pressure and temperature on electrospray cooling. Applied Thermal Engineering 2025; (278): 127285.
  • Ranjan A., Kumar R., Panigrahi PK. A high performance aqueous surfactant solution for enhanced electrospray cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer 2025; (251): 127410.
  • Shao Y., Wang J., Wang H., Zhou X., Xie Z., Zhu X., Ding Y., Chen R., Liao Q. Characterization of dynamics and heat transfer in electro-spray at elevated flow rates. International Journal of Heat and Mass Transfer 2024; (226): 125473.
  • Taheri V., Ebrahimi Rahnama H., Morad MR. High flow rate electrospray cooling performance of water–ethanol mixtures. Applied Thermal Engineering 2024; (239): 122200.
  • Tian J., He C., Chen Y., Wang Z., Zuo Z., Wang J., Chen B., Xiong J. Experimental study on combined heat transfer enhancement due to macro-structured surface and electric field during electrospray cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer 2024; (220): 125015.
  • Tian J., Kong L., Li B., Chen Y., Wang Z., Wang J., Chen B., Xiong J. Experimental investigation on heat transfer performance during electrospray cooling with ethanol–R141b mixture. Applied Thermal Engineering 2023; (230): 120879.
  • Wan H., Liu PJ., He GQ., Xue ZR., Qin F., Li WQ. Experimental and numerical studies on the spray cooling of deionized water in non-boiling regime. Case Studies in Thermal Engineering 2023; (44): 102834.
  • Yakut R. Response surface methodology-based multi-nozzle optimization for electrospray cooling. Applied Thermal Engineering 2024; (236): 121914.
  • Yakut R. Determining the cooling performance of the optimized nozzle electrospray cooling system with uniquely designed lattice heat sink. International Journal of Thermal Sciences 2025; (215): 109972.
  • Yao J., Wang J., Dong Q., Xu H.,. Zhang W, Zuo L., Liu R. Investigation of electrohydrodynamic effects on sessile droplet evaporation using the lattice Boltzmann method. Appl. Therm. Eng. 2024; (236): 121739.
  • Zhou S., Zhang J., Zhang Q., Huang Y., Wen M. Uncertainty theory-based structural reliability analysis and design optimization under epistemic uncertainty. Applied Sciences 2022; 12(6): 2846.

Experimental Investigation of Acetone-Water Mixtures in Electrospray Cooling

Yıl 2026, Cilt: 9 Sayı: 2, 1012 - 1024, 16.03.2026
https://doi.org/10.47495/okufbed.1790328
https://izlik.org/JA98GP83UN

Öz

In this study, the performance of acetone–water mixtures as working fluids in the electrospray (ES) cooling method was experimentally investigated. While ethanol-based solutions are commonly preferred in the literature for electrospray cooling, this work introduces a novel approach by employing acetone–water mixtures for the first time. The experiments were conducted under a constant voltage of 12 kV, a nozzle to heat sink distance of 55 mm, various flow rates (10, 30, 50, 70, and 90 ml/h), and heat fluxes (2.72, 3.23, 3.69, 4.26, and 4.91 kW/m²). Two different mixture ratios were tested: 25% acetone–75% water and 50% acetone–50% water solutions. The results indicate that both spray flow rate and mixture ratio play a decisive role in heat transfer performance. At low flow rates, the insufficient surface coverage of the spray led to higher temperature differences (ΔT), whereas with increasing flow rates, the surface coverage efficiency improved, resulting in lower ΔT values. Moreover, the 50% acetone mixture exhibited a higher heat transfer coefficient (h) due to its lower surface tension and higher volatility. The findings demonstrate the feasibility of employing acetone–water mixtures in electrospray cooling and highlight their potential as an effective thermal management solution for microelectronics operating under high heat flux conditions.

Kaynakça

  • Aslett LJM. Sampling from complex probability distributions: A monte carlo primer for engineers. In: Aslett LJM., Coolen FPA., De Bock J. (ed) Uncertainty in engineering introduction to methods and applications. Switzerland: Springer 2022; 15-35.
  • Grenyer A., Erkoyuncu JA., Addepalli S., Zhao Y. Compound uncertainty quantification and aggregation for reliability assessment in industrial maintenance. Machines 2023; 11(5): 560.
  • Holman JP. Experimental Methods for Engineers. 8th ed. NY: McGraw Hill; 2012.
  • Kabakuş A., Öztürk A., Sönmez F. A new approach to cooling photovoltaic panels: Electrospray cooling. Case Studies in Thermal Engineering 2024a; (64): 105545.
  • Kabakuş A., Sönmez F., Öztürk A. Thermal analysis of photovoltaic panel cooled by electrospray using different fluids. Düzce University Journal of Science & Technology 2024b; 12(4): 2271–2282.
  • Kabakuş A., Yakut K., Özakın AN., Yakut R. Experimental determination of cooling performance on heat sinks with cone-jet electrospray mode. Engineering Science and Technology, an International Journal 2021; 24(3): 665–670.
  • Kim JY., Lee, SJ., Lee MH., Kim JY., Hong JG. Effects of structural variation in electrospray systems on spray characteristics. Soft Matter 2024; 20(34): 6791–6799.
  • Kim Y., Jung S., Kim S., Choi ST., Kim M., Lee H. Heat transfer performance of water-based electrospray cooling. International Communications in Heat and Mass Transfer 2020; (118): 104861.
  • Liang G., Mudawar I. Review of spray cooling – Part 1: Single-phase and nucleate boiling regimes, and critical heat flux. International Journal of Heat and Mass Transfer 2017; 115(Part A): 1174–1205.
  • Liu H., Cai C., Yin H., Luo J., Jia M., Gao J. Experimental investigation on heat transfer of spray cooling with the mixture of ethanol and water. International Journal of Thermal Sciences 2018; 133(1): 62–68.
  • Liu YQ., Wan H., Song QL., Li WQ. On the influences of ambient pressure and temperature on electrospray cooling. Applied Thermal Engineering 2025; (278): 127285.
  • Ranjan A., Kumar R., Panigrahi PK. A high performance aqueous surfactant solution for enhanced electrospray cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer 2025; (251): 127410.
  • Shao Y., Wang J., Wang H., Zhou X., Xie Z., Zhu X., Ding Y., Chen R., Liao Q. Characterization of dynamics and heat transfer in electro-spray at elevated flow rates. International Journal of Heat and Mass Transfer 2024; (226): 125473.
  • Taheri V., Ebrahimi Rahnama H., Morad MR. High flow rate electrospray cooling performance of water–ethanol mixtures. Applied Thermal Engineering 2024; (239): 122200.
  • Tian J., He C., Chen Y., Wang Z., Zuo Z., Wang J., Chen B., Xiong J. Experimental study on combined heat transfer enhancement due to macro-structured surface and electric field during electrospray cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer 2024; (220): 125015.
  • Tian J., Kong L., Li B., Chen Y., Wang Z., Wang J., Chen B., Xiong J. Experimental investigation on heat transfer performance during electrospray cooling with ethanol–R141b mixture. Applied Thermal Engineering 2023; (230): 120879.
  • Wan H., Liu PJ., He GQ., Xue ZR., Qin F., Li WQ. Experimental and numerical studies on the spray cooling of deionized water in non-boiling regime. Case Studies in Thermal Engineering 2023; (44): 102834.
  • Yakut R. Response surface methodology-based multi-nozzle optimization for electrospray cooling. Applied Thermal Engineering 2024; (236): 121914.
  • Yakut R. Determining the cooling performance of the optimized nozzle electrospray cooling system with uniquely designed lattice heat sink. International Journal of Thermal Sciences 2025; (215): 109972.
  • Yao J., Wang J., Dong Q., Xu H.,. Zhang W, Zuo L., Liu R. Investigation of electrohydrodynamic effects on sessile droplet evaporation using the lattice Boltzmann method. Appl. Therm. Eng. 2024; (236): 121739.
  • Zhou S., Zhang J., Zhang Q., Huang Y., Wen M. Uncertainty theory-based structural reliability analysis and design optimization under epistemic uncertainty. Applied Sciences 2022; 12(6): 2846.
Toplam 21 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Enerji
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Fatin Sönmez 0000-0002-9630-1232

Ahmet Öztürk 0000-0002-5560-0578

Gönderilme Tarihi 24 Eylül 2025
Kabul Tarihi 30 Aralık 2025
Yayımlanma Tarihi 16 Mart 2026
DOI https://doi.org/10.47495/okufbed.1790328
IZ https://izlik.org/JA98GP83UN
Yayımlandığı Sayı Yıl 2026 Cilt: 9 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Sönmez, F., & Öztürk, A. (2026). Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(2), 1012-1024. https://doi.org/10.47495/okufbed.1790328
AMA 1.Sönmez F, Öztürk A. Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2026;9(2):1012-1024. doi:10.47495/okufbed.1790328
Chicago Sönmez, Fatin, ve Ahmet Öztürk. 2026. “Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 9 (2): 1012-24. https://doi.org/10.47495/okufbed.1790328.
EndNote Sönmez F, Öztürk A (01 Mart 2026) Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 9 2 1012–1024.
IEEE [1]F. Sönmez ve A. Öztürk, “Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi”, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 9, sy 2, ss. 1012–1024, Mar. 2026, doi: 10.47495/okufbed.1790328.
ISNAD Sönmez, Fatin - Öztürk, Ahmet. “Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 9/2 (01 Mart 2026): 1012-1024. https://doi.org/10.47495/okufbed.1790328.
JAMA 1.Sönmez F, Öztürk A. Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2026;9:1012–1024.
MLA Sönmez, Fatin, ve Ahmet Öztürk. “Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 9, sy 2, Mart 2026, ss. 1012-24, doi:10.47495/okufbed.1790328.
Vancouver 1.Fatin Sönmez, Ahmet Öztürk. Elektrosprey Soğutmada Aseton-Su Karışımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 01 Mart 2026;9(2):1012-24. doi:10.47495/okufbed.1790328

23487




196541947019414  

1943319434 19435194361960219721 19784  2123822610 23877

* Uluslararası Hakemli Dergi (International Peer Reviewed Journal)

* Yazar/yazarlardan hiçbir şekilde MAKALE BASIM ÜCRETİ vb. şeyler istenmemektedir (Free submission and publication).

* Yılda Ocak, Mart, Haziran, Eylül ve Aralık'ta olmak üzere 5 sayı yayınlanmaktadır (Published 5 times a year)

* Dergide, Türkçe ve İngilizce makaleler basılmaktadır.

*Dergi açık erişimli bir dergidir.

Creative Commons License

Bu web sitesi Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.