HEAT TRANSFER IMPROVEMENT IN MICROCHIP ELECTRONIC CIRCUIT ELEMENTS BY COMBINED JET EFFECT
Abstract
Elektronik devre üzerinde ne kadar çok mikroçip bulunabilirse o cihaz teknolojik olarak o denli gelişmiş olur. Fakat, küçük hacimlerde bulunan mikroçiplerin gelişimine engel olan aşırı ısınmaları sonucu sıcaklıklarının artışı önlenmelidir.Yüksek performanslı bir soğutma tekniği olan çarpan jet- çapraz akış mikroçiplerden olan ısı transferini iyileştirme potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, küp ve oyuk şekle sahip desenli bakır plakalı yüzeylerden olan ısı transferi çarpan jet - çapraz akış birleşik jet etkisi kullanılarak farklı kanatçık yerleşimlerine göre birbirleriyle karşılaştırmalı ve sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal inceleme, sürekli ve üç boyutlu enerji ve Navier-Stokes denklemlerinin k-ε türbülans modeli ile Ansys-Fluent programının kullanılarak çözülmesiyle gerçekleştirilmiştir. Çapraz akışındesenli yüzeylere yönlendirilmesinde 60o sabit kanatçık açısına sahip kanatçık kullanılmış olup, kanatçığın uzunluğu D jet giriş çapına eşittir. Her iki desen şekilli kanalda, kanatçık jet akış girişinden itibaren çapraz akışlı kanal girişine doğru D ve 2D olarak farklı mesafelerde yerleştirilmiştir. Kanalda kullanılan akışkan su olup, kanalın alt ve üst yüzeyleri ve kanatçık adyabatiktir. Desenli yüzeyler, 1000 W/m2 sabit ısı akısına sahiptir. Jet-plaka arası mesafeler (H) 3D ve 6D olup, akışkan Re sayısı aralığı 11000-15000’ dir. Çalışmanın sonuçları, literatürdeki çalışmanın deneysel sonuçlarıyla kıyaslanmış ve birbirleriyle uyumlu oldukları belirlenmiştir. Sonuçlar, her bir küp ve oyuk desenli yüzeyler için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklık değişimleri olarak incelenmiştir. Re = 15000’ de kanatçıksız ve 60o kanatçık açısında ve farklı kanatçık mesafelerinde küp ve oyuk desenli kanallar boyunca birleşik jet akışın hız ve sıcaklık konturu dağılımları sunulmuştur. Re = 13000’ de H = 3D mesafede N = 2D için küp ve oyuk desenli kanatçıklı kanallarda kanatçıksız duruma göre kanallardaki tüm desenli yüzeyler için ortalama Nu sayısında (Num) sırasıyla %23.43 ve %22.58’ lik artışlar elde edilmiştir.
