Bu çalışmada ısı değiştiricilerinde farklı tip nanoakışkanlar kullanılarak ısı borularının termal verimini etkileyen parametreler Taguchi yöntemi ile optimize edilmiştir. Deney tasarımı termal verimi etkileyen dört parametre için üç seviyede L27(3^4) ortogonal serisine göre gerçekleştirilmiştir. Deneyler %0.2-0.4-0.6 derişimlerde, Alüminyum Oksit (Al2O3), Titanyum dioksit (TiO2) ve Silisyum dioksit (SiO2) için yapılmıştır. Nanoakışkan süspansiyonlarında temel sıvısı olarak izopropil alkol kullanılmıştır. Evaporatör bölgesindeki giriş sıcaklıkları 40-60-80°C, kondenser bölgesindeki hava hızları 0.4-0.8-1.2m/s olarak belirlenmiştir. Taguchi yöntemi ile oluşturulan deney tasarımına uygun şekilde yapılan deneyler sonucunda ısı borularının termal verimleri hesaplamıştır. Varyans analizi (ANOVA) ile modelin doğruluğu test edilmiş ve optimum parametreler; nanopartikül SiO2, derişim 0.4, evaporatör giriş sıcaklığı 80°C ve kondenserdeki hava hızı 1.2m/s olarak elde edilmiştir.

No abstract

In this study, heat transfer performance with single and cascade air jets over the plane surface heat sink was numerically investigated with Ansys-Fluent software. Numerical analyses was carried out using the time-independent k-ε turbulence model. The effects of ten different Reynolds numbers (4000≤Re≤40000) and single and cascade nozzle numbers on the heat transfer were investigated. Analyzes were carried out at a distance of 40 mm between the nozzle and the heat sink. The air, on the other hand, was sent to the control volume at a temperature of 293.15 K at velocities corresponding to the determined Reynolds numbers. In the study, temperature contours showing the temperature distribution on the heat sink and streamline images in which turbulence formation is observed on the heat sink surface are presented. As a result, cooling performance increased with increasing Reynolds number in both nozzle types. It was determined that while the single nozzle showed a better cooling performance than the cascade nozzle up to approximately 38000 Reynolds number, better heat transfer was obtained with the cascade nozzle after 38000 Reynolds number. The Nusselt number showed an increase of 60% at the lowest Reynolds number in the single nozzle compared to the cascade nozzle, and 15% in the cascade nozzle at the highest Reynolds number compared to the single nozzle. It has been observed that the numerical results obtained are compatible with the experimental studies conducted with single and cascade air jets separately in the literature.

Endüstride birçok alanda kullanılmakta olan elektrosprey soğutma alanında son yıllarda keşfedilmeye başlanan bir konudur. Bu çalışmada literatürde hakkında oldukça kısıtlı çalışmalar bulunan elektrosprey soğutma ile mekanik sprey soğutmanın ısı alıcı üzerindeki soğutma performansı irdelenmiştir. Aynı şartlarda elektrosprey ile gerçekleşen ısı transferinin verileri deneyler yapılarak elde edilirken, mekanik sprey soğutma verileri Ansys Fluent CFD programı kullanılarak elde edilmiştir. Yapılan deneysel ve sayısal çalışmanın sonucunda daha küçük partikül çapı ve yüklü damlacıkların elde edildiği elektrosprey soğutmada mekanik sprey soğutmaya göre yaklaşık %15 daha iyi bir ısı transfer performansı gösterdiği belirlenmiştir. Elektrosprey metodunda, mekanik spreye göre 3,2 kW/m 2 ısı akısında %13, 2,59 kW/m 2 ısı akısında %14, 1,88 kW/m 2 ısı akısında ise %17 daha iyi soğutma elde edildiği görülmüştür.