FARKLI KANATÇIK KONUMLU VE SiO2-SU NANOAKIŞKANLI BİRLEŞİK JET AKIŞLI KANALLARDA ISINMIŞ YÜZEYLERİN SOĞUTULMASININ İNCELENMESİ

Abstract

Dünya genelinde enerji fiyatlarındaki artış, özellikle ısı yoğun kullanılan sanayideki üretim maliyetlerini olumsuz yönde etkilemektedir. Bununla birlikte, teknolojideki gelişimle boyutları küçülen elektronik cihazlarda birim hacim başına ısı üretimi miktarının artması; bu sektördeki ilerleme süreci için istenmeyen bir durumdur. Çapraz akış-çarpan jet akışın birleşik jet akışı şeklinde birlikte uygulanması yüksek sıcaklıklı yüzeylerin soğutma kapasitesini artırmaktadır. Bu çalışmada, yamuk ve oyuklu model yüzeylerinden olan ısı transferi ve kanallardaki akış yapıları kanatçıksız, 30o ve 60o açılı kanatçıklı birleşik jet akışlı H=4D yükseklikli kanallarda su ve SiO2-Su nanoakışkanı kullanılarak sayısal olarak araştırılmıştır. Kanatçıklar, çarpan jet girişinden itibaren N=D ve N=2D konumlarında yerleştirilmişlerdir. Kanatçık uzunluğu (K), 2D’ dir. Sayısal inceleme, 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 yüzeyleri 1000 W/m2 sabit ısı akısına sahiptir. Akışkanlar için çalışılan Reynolds sayısı aralığı 7000-11000'dir. %2 hacimsel konsantrasyona sahip SiO2-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 oyuklu model yüzeyi için ortalama Nu sayısının değişimleri olarak değerlendirilmiştir. Bununla birlikte, Re=11000 değeri için farklı kanat açıları (30o ve 60o) ve yerleşimleri (N=D ve N=2D) için SiO2-Su nanoakışkanının hız-akım ve sıcaklık konturu dağılımları görselleştirilmiştir. Reynolds sayısının farklı değerlerinde ve N=D ve N=2D kanatçık konumlarında kanallardaki tüm model yüzeyleri için su ve SiO2-Su nanoakışkanı kullanılması durumlarında karşılaştırmalı olarak Nuort ve Tort değerleri analiz edilmiştir. Sonuç olarak, Re=11000 için N=2D kanatçık konumu ve 60o kanatçık açısında SiO2-Su nanoakışkanı kullanılması durumunda su akışkanına göre Nuort değerinde sırasıyla yamuk ve oyuklu model yüzeyleri için %46,65 ve %51,27’lik artışlar elde edilmiştir.