JET GİRİŞ SAYILARINA BAĞLI OLARAK KANALDAKİ FARKLI DESEN GEOMETRİLERİNDEN OLAN ISI TRANSFERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

Sürdürülebilir kalkınma ve doğanın da gözetildiği yeşil ekonomi kapsamında, enerjinin elde ediliş biçiminin yanı sıra enerjinin tasarruflu ve verimli kullanımı da her zamankinden daha fazla önem kazanmaktadır. Bununla birlikte, teknolojinin hızla gelişmesi kullanıcıların küçük boyutlarda yüksek kapasiteli cihazlara sahip olmalarını sağlamıştır. Ancak, teknolojideki bu ilerleme; cihaz ve ekipmanlarda ısınma ve bunun sonucunda güvenilir sıcaklık sınırlarını aşma problemini ortaya çıkarmıştır. Sıcaklık sınırlarını aşan cihazlarda, işlem hızında yavaşlama ve ilerleyen süreçlerde oluşan ısıl gerilmeler sonucu deformasyonlar ve bozulma sorunlarıyla karşılaşılması kaçınılmaz bir sonuç olacaktır. Çarpan jet tekniği, bilgisayar sistemlerinin temel elemanları olan ve küçük hacimlerde yüksek ısı üretme kapasitesine sahip olan mikroçipler için yüksek performanslı bir soğutma teknolojisidir. Bu çalışmada, üçgen ve düz yarım daire desenlere sahip bakır plakalı yüzeylerden olan ısı transferi 0,75Dh giriş genişliğindeki üç adet hava jeti akışı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal hesaplamalar, zamandan bağımsız ve üç boyutlu olarak enerji ve Navier-Stokes denklemlerinin k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent bilgisayar programı kullanılarak çözülmesiyle yapılmıştır. Kanalların üst ve alt yüzeyleri adyabatik olup; desenli yüzeylere 1000 W/m2’ lik sabit ısı akısı uygulanmıştır. Çalışma için belirlenen Re sayısı aralığı 4000-10000 iken; jet-plaka arası uzaklıklar (H/Dh) 3, 6 ve 10’dur. Çalışmanın sonuçları, literatürde bulunan çalışmanın sayısal ve deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve birbirleriyle uyumlu oldukları görülmüştür. Sonuçlar, her bir desenli yüzey için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklığının değişimi olarak sunulmuştur. 0,75Dh jet giriş genişliğinde ve H/Dh=3 ve 6 oranlarında kanal boyunca jet akışın hız-akım çizgisi ve sıcaklık konturu dağılımları desenli yüzeyler için değerlendirilmiştir. Re=4000’ de H/Dh=3 için kanaldaki üçgen model yüzeylerinin sahip olduğu ortalama Nusselt sayısı (Num) değerinin düz yarım daire model yüzeylerinden %351,61 daha fazla olduğu belirlenmiştir.