FARKLI DESEN GEOMETRİLİ YÜZEYLERİN ÇOKLU HAVA JETİ İLE SOĞUTULMALARININ İNCELENMESİ

Abstract

Sürdürülebilir ve enerji açısından etkin bir çevrenin oluşturulması, kaynakların verimli ve tasarruflu olarak kullanılmasına bağlıdır. Sanayileşme ve nüfus artışına bağlı olarak enerji kullanımındaki artış, küresel iklim değişikliğinin olumsuz etkilerinin giderek daha fazla hissedildiği günümüz dünyasında kontrol altına alınması gereken konuların başında gelmektedir. Bu amaçla, mühendislik sistemlerinde sürdürülebilir enerji üretim yöntemleri ve enerjiyi verimli, tasarruflu ve çevre üzerinde daha az etkisi olacak şekilde kullanacak ürünlerin geliştirilmesi önemli ve şarttır. Bununla birlikte, teknolojideki hızlı gelişime paralel olarak üretilen küçük boyutlarda ve yüksek kapasiteli ürünler birtakım problemleri de ortaya çıkarmaktadır. Bu problemlerin başında cihazların fazla ısınması gelmekte olup; bunun sonucunda güvenilir sıcaklık sınırları aşılabilmektedir. Bu sorunun giderilmesi, hem cihazdan yüksek performans almamız hem de cihazın uzun ömürlü olarak kullanılması açısından önemlidir. Bunun için enerji sistemlerinde yenilikçi ve özgün tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Çarpan jet tekniği, elektronik sistemlerde fazla ısı üreten cihazların soğutulmasında kullanılan yüksek ısı transferi performanslı gelişmiş bir soğutma teknolojisidir. Bu çalışmada, Dh jet giriş genişliğinde ve üçlü hava jeti etkisindeki üçgen ve düz yarım daire desenlere sahip bakır plakalı yüzeylerin soğutulmaları ve kanallarda bulunan desenler etrafındaki akış yapıları sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal araştırma, zamandan bağımsız ve üç boyutlu olarak enerji ve Navier-Stokes denklemlerinin k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent bilgisayar programı kullanılarak çözülmesiyle gerçekleştirilmiştir. Kanalların üst ve alt yüzeyleri adyabatik olup; desenli yüzeylere 1000 W/m2’ lik sabit ısı akısı uygulanmıştır. Çalışmada incelenen Re sayısı aralığı 4000-10000 ve jet-plaka arası uzaklıklar (H/Dh) 3 ve 6 olarak alınmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, literatürde bulunan çalışmanın sayısal ve deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve birbirleriyle uyumlu oldukları belirlenmiştir. Sonuçlar, kanallardaki her bir desenli yüzey için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklığının değişimleri olarak verilmiştir. Her iki kanaldaki tüm desenli yüzeyler için ortalama Nu sayısı (Nuo) ve jet akışın kanaldan çıkış sıcaklıkları (Tç) ayrıca değerlendirilmiştir. Dh giriş genişliğindeki ve üçlü hava jeti bulunan H/Dh=3 ve 6 yüksekliğindeki kanallar boyunca jet akışın hız-akım ve sıcaklık konturu dağılımları farklı desenli yüzeyler için görselleştirilmiştir. Sonuçlar, Re=6000 için H/Dh=3 değerinde üçgen desenli yüzeylerin Nuo değerinin düz yarım daire desenli yüzeylerden %422,17 daha yüksek olduğunu göstermiştir.