In this study, the cooling performance of a mini-channel heat sink used for cooling surfaces reaching high temperatures is investigated. For this mini-channel, three main channel geometries, namely straight channel, narrowing-expanding channel and expanding-narrowing channel, were determined by varying the cross-sectional area along the channel length. In addition, sub-models with different number of baffles were created by changing the expansion and contraction angles in these main model geometries. Analyses were performed by changing the Reynolds number in the range of 500-2000 and the number of baffles in the range of 3-12. As a result of the analyses, it was observed that heat transfer increased with increasing Reynolds number of the flow in all model geometries. With the increase in the number of baffles, the Nusselt number increased in both narrowing-expanding and expanding-narrowing channel types. Therefore, it is observed that the heat transfer is positively affected by increasing the number of baffles in the channel. Higher Nusselt numbers were obtained in the channel type with narrowing-expanding cross-section compared to other channel types. When the results of the model with narrowing-expanding cross-section are compared with the straight channel type, the Nusselt number and thermal performance factor have increased by approximately 50% and 100%, respectively. Therefore, it can be said that the cooling performance of the mini channel geometry with narrowing-expanding cross-section is higher than the other channel geometries examined in the examined parameter range.
Heat transfer mini channel heat sink cross-sectional narrowing cross-sectional expansion
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.
Isı transferi mini kanal ısı alıcısı kesit daralması kesit genişlemesi
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Makine Mühendisliği (Diğer) |
Bölüm | Makaleler |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 31 Aralık 2023 |
Gönderilme Tarihi | 4 Haziran 2023 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2023 Cilt: 15 Sayı: 3 |