KANATÇIK UZUNLUĞUNUN DEĞİŞİMİNE GÖRE AG-SU NANOAKIŞKANI KULLANILAN ÇAPRAZ AKIŞ-ÇARPAN JETLİ KANALLARDA MODEL YÜZEYLERİNİN SOĞUMA PERFORMANSININ ANALİZİ

Abstract

Sürdürülebilirlik, küresel iklim değişikliğinin daha çok hissedildiği ve temiz enerji üretiminin önem kazandığı günümüzün yaygın kullanılan bir terimidir. Bu terimin kökeninde var olan enerjinin verimli ve tasarruflu kullanılarak gelecek nesillerin ihtiyaçları için gerekli olan kaynakların tüketilmemesi bulunmaktadır. Bu kapsamda, teknolojik ilerlemeyle boyutları küçülürken; ısınma problemi ortaya çıkan elektronik cihazların soğutulabilmeleri sürdürülebilirlik açısından gerekli bir durumdur. Tek bir soğutma yöntemi yerine çapraz akış ve çarpan jetli soğutma yönteminin birlikte uygulanması ısı transferini artırıcı yüksek performanslı bir durum oluşturmaktadır. Bu çalışmada, yamuk ve çıkıntılı modellerden olan ısı transferi kanatçıksız, 45o ve 90o açılı kanatçıklı çapraz akış-çarpan jet akışlı H=4D yükseklikli kanallarda su ve Ag-Su nanoakışkanı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Kanatçıklar, çarpan jet girişinden itibaren kanala sabit N=2D uzaklıkta yerleştirilmiş olup; kanatçık uzunlukları K=D ve K=2D olarak alınmıştır. Sayısal araştırma, zamandan bağımsız ve üç boyutlu olarak enerji ve Navier-Stokes denklemlerinin Ansys-Fluent programı kullanılarak k-ε türbülans modeli ile çözülerek gerçekleştirilmiştir. Kanatçık ve kanalın alt ve üst yüzeyleri adyabatik iken; model yüzeylerine 1000 W/m2‘ lik sabit ısı akısı uygulanmıştır. Akışkanlar için çalışılan Reynolds sayısı aralığı 7000-11000'dir. %2 hacimsel konsantrasyonlu Ag-Su nanoakışkanın termofiziksel özellikleri literatürde bulunan denklemler yardımıyla elde edilmiştir. Çalışmanın sonuçları literatürdeki deneysel çalışma sonucu elde edilen korelasyonla karşılaştırılmış ve sonuçların uyumlu oldukları bulunmuştur. Sonuçlar, kanallardaki her bir yamuk ve çıkıntılı model yüzeyi için kanatçık uzunluğuna bağlı olarak ortalama Nu sayısının değişimleri olarak analiz edilmiştir. Ayrıca, Re=11000 değerinde farklı kanat açıları ve uzunlukları için Ag-Su nanoakışkanının hız-akım çizgisi ve sıcaklık konturu dağılımları görselleştirilmiştir. Reynolds sayısının 11000 değerinde K=D, K=2D ve kanallardaki tüm model yüzeyleri için su ve Ag-Su nanoakışkanı kullanılması durumlarında karşılaştırmalı olarak ortalama Nu sayısı (Nuo) ve model yüzey sıcaklık değerleri (To) incelenmiştir. Re=11000’ de 90o açılı ve K=2D kanatçık uzunluklu kanalda Ag-Su nanoakışkanı için kanatçıksız ve su akışkanı kullanılan kanala göre No değerinin sırasıyla yamuk ve çıkıntılı model yüzeylerinde %89,28 ve %117,39 arttıkları bulunmuştur.