düz-oluklu alüminyum ısı borularının ısıl performanslarının deneysel

advertisement
ULIBTK’17 21. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi
13-16 Eylül 2017, ÇORUM
DÜZ-OLUKLU ALÜMİNYUM ISI BORULARININ ISIL PERFORMANSLARININ
DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ
Hossein ALIJANI*, Yiğit AKKUŞ**, Barbaros ÇETİN*, Zafer DURSUNKAYA***
*İ.D. Bilkent Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü
Mikro-akışkanlar-dinamiği ve Çip-üstü-Laboratuvar Araştırma Grubu 06800 Çankaya, Ankara
[email protected], [email protected]
**ASELSAN A.Ş. 06172 Yenimahalle, Ankara, [email protected]
***ODTÜ, Makina Mühendisliği Bölümü 06800 Çankaya, Ankara, [email protected]
Özet: Gelişen teknolojinin daha küçük elektronik bileşenler üretilmesine imkân vermesi ile birlikte, bu bileşenlerin ısıl
yönetimi daha zorlu bir hale gelmiştir. Yüksek ısı akısı transfer edebilmeleri ve hareket eden parçalarının olmamasından
dolayı ısı boruları etkin bir ısı uzaklaştırma yöntemi olarak birçok araştırmacının ilgisini çekmektedir. Isı borusu
uygulamaları için ısı borusu malzemesi göz önüne alındığında alüminyum ısı boruları maliyet, ağırlık ve üretim
kolaylığı açılarından uygun bir seçenek olarak ön plana çıkmaktadır. Bu nedenle özellikle savunma ve uzay sanayii
uygulamalarında alüminyum ısı boruları sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak alüminyumun birçok ısı borusu uygulaması
için tercih edilen su ile uyumlu olmamasından dolayı literatürde alüminyum ısı boruları ile ilgili yeterli sayıda çalışma
bulunmamaktadır. Bu çalışmada düz bir alüminyum plaka üzerine açılmış olan farklı ölçülerdeki (0.2 mm, 0.4 mm ve
1.5 mm) oluklardan meydana gelen düz-oluklu bir ısı borusunun farklı doldurma oranlarındaki ısıl performansı deneysel
olarak incelenmiştir. Akışkan miktarının etkisi her bir oluk genişliği için geniş bir ölçüde çalışılmıştır. Deney sonuçları,
oluk genişliği azaldıkça ısı transfer verimliliğinin arttığını göstermiştir. Ayrıca, her bir ısı borusu için, buharlaştırıcı ve
yoğuşturucu arasındaki sıcaklık farkını minimum yapan, optimum bir çalışma noktası tespit edilmiştir. Bahsi geçen
minimum sıcaklıkların, oluk genişliklerinin güçlü bir fonksiyonu olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimler: Düz-oluklu ısı borusu, ısıl performans, alüminyum, doldurma oranı
EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THERMAL PERFORMANCE OF FLATGROOVED ALUMINIUM HEAT PIPES
Abstract: Thermal management of electronic components becomes more challenging due to the diminishing size of
them with the advancing technology. Many researchers are attracted by the fact that heat pipes can efficiently transfer
high amounts of heat without requiring any moving parts. Considering the heat pipe material for heat pipe applications,
aluminum heat pipes are a suitable option in terms of cost, weight and ease of production. Therefore, aluminum heat
pipes are frequently used in defense and space industry applications. On the other hand, since the aluminum is not
compatible with the water which is commonly used in many heat pipe applications, there are not many studies in the
literature regarding aluminum heat pipes. In this study, the thermal performances of aluminum flat plate heat pipes,
which are formed by machining different size grooves (0.2 mm, 0.4 mm and 1.5 mm) on flat aluminum plates, are
experimentally investigated for different filling ratios. The effect of amount of the working fluid is extensively studied
for each groove width. Experimental results revealed that the effectiveness of the heat transfer increases with reduced
groove width. Furthermore, an optimum operating point, at which the temperature difference between evaporator and
condenser is minimum, is observed for each heat pipe. These minimum temperature differences are found to be a strong
function of the groove width.
Keywords: Flat-grooved heat pipe, thermal performance, aluminum, filling ratio
GİRİŞ
Isı boruları, karasal ve uzay uygulamalarında sıklıkla
kullanılan, kapalı devre pasif çalışan cihazlardır. Bir
ısı kaynağından aldıkları ısıyı oldukça küçük sıcaklık
değişimleriyle bir
ısı yutucusu (soğutucuya)
aktarabilirler. Bu özellikleri ısı borularını, sıcak
noktaların oluşması istenmeyen uygulamalarda tercih
edilen bir cihaz yapar. Isı borusunun çalışması, ısının
harici bir kaynaktan transfer edildiği buharlaştırıcı
bölümündeki sıvı fazındaki çalışma akışkanının
buharlaştırılmasıyla
başlatılır.
Oluşan
buhar
yoğuşturucu bölümüne doğru hareket eder, burada
soğutucuya ısısını aktararak faz değiştirip, yoğuşur.
ULIBTK’17 21. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi
13-16 Eylül 2017, ÇORUM
Yoğuşan su, çoğu ısı borusu uygulamasında kılcal etki
ile buharlaştırıcıya geri akar.
Isı boruları, uygulama tipine ve uygulama için müsait
hacime bağlı olarak, iki fazlı kapalı termosifonlar,
kılcal tahrikli ısı boruları, halka tipi ısı boruları, buhar
hazneleri, dönen ısı boruları, gaz yüklü ısı boruları,
döngüsel ısı boruları, atımlı ısı boruları, mikro ve
minyatür ısı boruları gibi çeşitli şekil, boyut ve
konfigürasyonlarda bulunabilir (Faghri, 2012). Kılcal
tahrikli ısı boruları, sıvı fazdaki çalışma akışkanını
buharlaştırıcıya geri taşımak için bir fitil yapısı
yardımıyla kılcal etki uygularlar. Fitil yapıları;
gözenekli yapılar, eksenel oluklar, kafes tipi yapılar,
keskin açılı köşeleri sıvı yolu olarak çalışan yuvarlak
olmayan mikro kanallar veya bazen bunların
kombinasyonu gibi çeşitli formlarda bulunabilir
(Stephan and Brandt, 2004; Jiang vd., 2013, Li vd.,
2016). Kılcal etki ile çalışan ısı boruları yerçekimine
karşı veya yerçekimi yokluğunda çalışma yetenekleri
nedeniyle, ticari uygulamaların yanı sıra, havacılık
uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Isı boruları üzerine sayısal ve deneysel araştırmalar,
1960'lı yılların ortalarında Grover vd.’nin (1964) öncü
çalışmaları
ile
başlamıştır.
Birçok
farklı
konfigürasyona sahip ısı boruları literatürde
incelenegelmiştir. Oluklu fitil yapılarını kullanan ısı
boruları, performanslarını tahmin etmek için analitik
modellerin ve sayısal çözümlerin geliştirilmesinin
nispeten kolay olması nedeniyle özellikle ön planda
olmuştur. Bu kapsamda fan şeklinde (Lim vd., 2008),
dairesel (Schlitt, 1995), trapezoidal (Schlitt, 1995;
Hopkins vd., 1999; Jiao vd., 2007; Anand vd., 2008),
üçgen (Xu ve Carey, 1990) ve dikdörtgen kesitler
(Schlitt, 1995; Hopkins vd., 1999; Cao vd., 1996; Yang
vd., 2008; Lips vd., 2010; Solomon vd., 2016; Kim vd.,
2016; Supowit vd., 2016) gibi çeşitli oluk geometrileri
incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan en
yaygın duvar materyali bakır (Xu ve Carey, 1990;Cao
vd., 1996; Hopkins vd., 1999; Lim vd., 2008; Yang vd.,
2008, Lips vd., 2009; Lips vd., 2010; Supowit vd.,
2016) ve alüminyum (Anand vd., 2008; Solomon vd.,
2016, Kim vd., 2016) olmuştur. Bakırla uyumlu olan
su, aseton, metanol ve n-pentan akışkanlarına ek
olarak; çalışma sıvısının bakır ısı borularının termal
performansına etkisini araştırmak için bazı özel
solüsyonlar (Supowit vd., 2016) ve nano-akışkanların
(Yang vd., 2008; Liu ve Lu, 2009) kullanıldığı
çalışmalara da literatürde rastlamak mümkündür.
Isı boruları için malzeme seçimi dikkate alındığında,
alüminyum alaşımları bakırdan düşük maliyet, hafiflik
ve göreceli işlem kolaylığı nedeniyle daha avantajlıdır.
Alüminyum alaşımları, havacılık uygulamalarında ve
düşük sıcaklık ortamlarında yaygın şekilde
kullanılmaktadır. Alüminyumun, birçok ısı borusu
uygulaması için arzu edilen bir çalışma sıvısı olan su
ile uyumsuz olması nedeniyle, amonyak, aseton, etan
gibi akışkanlar alüminyum ısı borularında kullanılır
(Yang vd., 2012). Pekçok avantaja sahip olmasına
karşın, alüminyum oluklu ısı borularını konu alan
çalışma sayısının literatürde sınırlı kaldığı
görülmektedir. Yeni yayınlanan bir çalışmada, 0.8 mm
genişliğinde eksenel olukluklara sahip silindirik bir
alüminyum ısı borusu incelenmiş ve yüzeyi eloksal
kaplamanın, sıvı doldurma oranlarının, eğim açısının
ve ısı yükünün, ısı borusunun ısıl performansı
üzerindeki etkileri 0.4-3.4 W/cm2'lik bir ısı akısı
aralığında deneysel olarak incelenmiştir (Solomon vd.,
2016). Yüzeyi eloksal kaplamanın, ısı borusuna daha
iyi ısı transfer özellikleri getirdiği ve ısı borusunun
tepki süresini kısalttığı saptanmıştır. Yakın zamanda
yayınlanan bir başka çalışmada ise, aseton bazlı Al203
nano-sıvıları içindeki nanopartiküllerin şekillerinin,
düz alüminyum bir ısı borusunun ısıl direnci
üzerindeki etkisi, 0.20-0.73 W/cm2'lik bir ısı akışı
aralığı için çalışılmıştır (Kim vd., 2016).
Sunulmakta olan bu deneysel çalışmada, içinde
izopropil alkol (IPA) kullanılan bir alüminyum düzoluklu ısı borusu termal olarak karakterize edilmiştir.
Dikdörtgen kesitli oluklar, alüminyum plaka üzerinde
önceden işlenmiş bir havuz detayının içine açılmış ve
ısı borusu çalışırken görsel erişim sağlayabilmek için
sistem şeffaf bir kapak ile kapatılmıştır. Deneyler
sırasında, 0.2 mm, 0.4 mm ve 1.5 mm'lik üç farklı oluk
genişliği kullanılmış ve çalışma sıvısı miktarının etkisi
her deneyde dikkatli bir şekilde incelenmiştir. Çalışma
sıvısı olarak IPA'nın kullanılmasının yanı sıra, oluk
genişliğinin alüminyum düz bir ısı borusunun ısıl
performansı üzerindeki etkisinin araştırılması, mevcut
araştırmanın orijinal yönlerinden biridir. Bu çalışma
ile, oluk boyutlarının ve çalışma sıvısı miktarının
(tamamen dolu bir oluktan tamamen kurumuş oluğa
kadar) ikili etkisi alüminyum düz-oluklu bir ısı borusu
üzerinde ilk defa raporlanmıştır.
MATERYAL VE YÖNTEM
Deney Düzeneği
Deney düzeneğinin asıl bileşeni olan ısı borusu
düzeneğidir. Isı borusu düzeneğinin bileşenlerinin
detayları ise Şekil 1’de gösterilmiştir. Isı borusunun
fitil vazifesini gösterecek olan olukların üzerine
açıldığı metal (alüminyum) gövdenin üzerindeki iki
adet dış kanala, o-ring contaları oturmakta ve sistemin
gaz sızdırmazlığı bu contalar sayesinde garanti altına
alınmaktadır. O-ring contaların üzerine basarak ısı
borusunun iç haznesini kapatan üst kapak; buharlaşma,
yoğuşma, akışkan miktarı ve muhtemel kuruma
noktalarının gözlenebilmesi için saydam malzemeden
üretilmiştir. Termoelektrik ısıtıcı ve soğutucuların
metal gövdenin tabanına temas ettiği bölgeler de yine
Şekil 1’de gösterilmiştir. Isı borusundan atılan ısıyı
uzaklaştırmak için ısı yutucusuna monte edilmiş 12V
bir fan kullanılmıştır. Isı borusu, ısıtıcı-soğutucu ve ısı
ULIBTK’17 21. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi
13-16 Eylül 2017, ÇORUM
Şekil 3. Termokupl, ısıtıcı ve soğutucu konumları
Şekil 1. Isı borusu düzeneği
yutucusu-fan bileşenleri akrilik bir kaideye monte
edilmiştir.
Deney düzeneği, vakum ünitesi, basınç sensörleri,
termokupllar, veri toplama sistemi ve diğer yardımcı
ünitelerin (güç kaynakları, bilgisayar vb.) ısı borusu
düzeneğine entegre edilmesi ile oluşturulmuştur.
Deney düzeneğinin genel görüntüsü ve ısı borusu
düzeneğinin yakınlaştırılmış görüntüsü Şekil 2’de,
termokupl, ısıtıcı ve soğutucunun ısı borusunun
tabanındaki konumları Şekil 3’de gösterilmiştir. İki
kanallı bir güç kaynağı ile termoelektrik ısıtıcı ve
soğutucu çalıştırılmıştır. Başka bir güç kaynağı ile
soğutucu fan çalıştırılmıştır. Isıtıcı ve soğutucu olarak,
boyutları 2 cm x 2 cm x 4 cm olan termoelektrik
üniteler (TEC1-03106T125) seçilmiştir.Termoelektrik
ünitelere her deneyde sabit miktarda akım verilmiş ve
her bir deneyde sisteme verilen ve sistemden çekilen
ısı miktarının eşit olması amaçlanmıştır. Isı borusu
Şekil 2. Deney düzeneği
düzeneğinin içinde hava kalmadığını garanti altına
almak için, vakum sisteminde kullanılan bütün
bileşenler (vana, bağlantı elemanları vb.) gazsızdırmaz özellikte seçilmiştir. Çalışma sıvısına (IPA),
ısı borusu içine enjekte edilmeden önce, 15 dakika
süreyle gazdan arındırma işlemi uygulanmış ve
böylece IPA içinde çözülmüş hava kalmadığından
emin olunmuştur. Sistemin vakum durumu basınç
sensörleri ile izlenmiştir.
Deney Yöntemi
Deney süresince termoelektrik ısıtma ve soğutma
ünitelerine sağlanan güç değerleri titizlikle kontrol
edilmiş ve kayıt altına alınmıştır. Ortama kaçan ısı
miktarını asgari seviyede tutmak için, termoelektrik
ünitelere verilen güç miktarları, saydam üst kapağın
orta noktasında okunan sıcaklık değerinin ortamın
sıcaklık değerine eşit olmasını sağlayacak şekilde
ayarlanmıştır.
Yapılan her bir deney, ısı borusu çalışma sıvısı ile
tamamen doluyken başlatılmış ve sıvı tamamen
tükendiğinde bitirilmiştir. Şekil 4’de 0.2 mm oluk
genişliğindeki ısı borusu için yapılan örnek bir deney
ULIBTK’17 21. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi
13-16 Eylül 2017, ÇORUM
Şekil 4. Deney boyunca izlenen anlık sıcaklık değişimleri
süreci gösterilmektedir. Her bir test 160 dakika
sürmüştür. Testlere ısı borusu iç hacmi tamamen IPA
ile dolu, ısıtıcı ve soğutucu üniteleri de çalışır
durumdeyken başlanmıştır. Belirli zamanlarda
sistemden vakum pompası yardımıyla IPA çekilmiş ve
her bir çekim işlemine sistem ani sıcaklık
değişimleriyle yanıt vermiştir. Her bir IPA çekilmesi
arasında sıcaklık profillerinin tekrar düzene girmesi
beklenmiştir. Yine her bir IPA uzaklaştırma işlemi
yapıldıktan sonra ısı borusu dikey pozisyona
getirilerek sıvının yerçekimi yardımıyla yoğuşturucu
bölgesine toplanması sağlanmış ve ısı borusu içinde
kalan sıvı miktarı ölçülmüştür. Bu prosedür ısı
borusundan bütün IPA’in uzaklaştırılıp, ısı transferinin
sadece alüminyum üzerinden iletim yoluyla aktarıldığı
noktaya
kadar
tekrar
edilmiştir.
Deney
tamamlandıktan sonra ısıtıcı ve soğutucu bögeleri
arasındaki sıcaklık farkı kayıtlarını göz önüne alarak
optimum çalışma noktası belirlenmeye çalışılmıştır.
BULGULAR VE TARTIŞMA
0.2 mm, 0.4 mm ve 1.5 mm oluk genişliğine sahip 3
adet düz-oluklu ısı borusuna, 1.4-1.8 W/cm2
mertebelerinde ısı akısı verilerek, değişen doldurma
oranlarında 3 deney seti icra edilmiştir. Isı akısı
değerinin sabit olmamasının sebebi, ısı akısı miktarını,
saydam kapak ve ortam sıcaklıkları eşit olacak şekilde
ayarlamak ve bu sayede ortama kaçan ısı miktarını
minimum değere çekmek içindir.
Faz değişimi prensibini kullanan ısı boruları,
buharlaştırıcı ve yoğuşturucu kısımları arasında
oldukça küçük sıcaklık farkları ile yüksek miktarda ısı
taşıyabilirler. Eğer bir ısı borusu tamamen çalışma
sıvısı ile dolu ise veya tamamen kuru ise, faz
değişiminin meydana gelmesi mümkün olmamaktadır.
Bu durumda ısı, kuru ısı borusu için sadece ısı borusu
duvarlarından, tamamen sıvı ile dolu ısı borusu için ise
duvar ve sıvı içinden sadece “iletim” yoluyla
taşınabilir. Böyle bir durumda ısı borusu vazife
görmez ve ısı borusunun iki ucu arasındaki sıcaklık
farkı yüksek değerlere ulaşır. Bu çalışmada, ısı borusu
hem tamamen dolu hem de tamamen kuru durumda
iken çalıştırılmıştır. Her iki durumda da sıcaklık farkı,
uygun işlev gören bir ısı borusunun sıcaklık farkından
daha yüksek bulunmuştur. Öte yandan, tamamen kuru
ve dolu çalıştırılan ısı boruları arasındaki sıcaklık farkı
birbirine oldukça yakın çıkmıştır. Bu durumun sebebi,
IPA’in ısı iletim katsayısının alüminyuma göre çok
düşük olması, eğer IPA üzerinde “taşınım” ile bir ısı
transferi mevcut ise bile sıvı hızlarının çok düşük
olması, ve neticede ısının her iki durumda da düşük
termal dirençli alüminyum gövdenin üzerinden
akmayı tercih etmesidir.
Doldurma oranları belirlenirken, sayısal değer olarak
ısı borusu içindeki çalışma sıvısı hacminin, toplam
oluk hacimlerine olan oranı (Vsıvı/Voluk) kullanılmıştır.
Üretilen ısı boruları geometrileri göz önüne
alındığında, doldurma oranları, ısı borusu tamamen
sıvı (IPA) ile dolu olduğunda, 0.2 mm genişliğinde
oluklara sahip ısı borusu için “25.0”, 0.4 mm
genişliğinde oluklara sahip ısı borusu için “12.5” ve
1.5 mm genişliğinde oluklara sahip ısı borusu için
“4.0” olmuştur.
Deneyler neticesinde, her bir ısı borusu için, ısıtıcı ve
soğutucu bölgeleri arasındaki sıcaklığın minimum
olduğu bir optimum çalışma noktası bulunmuştur. Bu
çalışma noktası, 0.2 mm oluk genişliğine sahip ısı
borusu için yaklaşık “0.8-2.5” aralığında, 0.4 mm oluk
genişliğine sahip ısı borusu için “0.5-1.5” aralığında,
1.5 mm genişliğine sahip ısı borusu için “0.15-0.20”
aralığında bulunmuştur. Sonuçlardan görülebileceği
gibi, ısı borularının optimum çalışma noktasında
içerdiği sıvı miktarı oldukça azdır. Diğer bir deyişle ısı
boruları kısmi kuruma sınırlarına oldukça yakın bir
sıvı miktarı ile en verimli şekilde çalışabilmektedirler.
Deney sonuçlarından elde edilen diğer bir çıkarım ise
oluk yoğunluğu azaldıkça (oluk genişlik ölçüsü
ULIBTK’17 21. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi
13-16 Eylül 2017, ÇORUM
deneyler sırasında ölçülen sıvı yükseklikleri baz
alınarak, Şekil 5’de, verilmiştir.
Şekil 5 incelendiğinde, buharlaştırıcı ve yoğuşturucu
bölgeler arasındaki sıcaklık farkının en az olduğu ısı
borusu oluk genişliği en dar olan (0.2 mm) ısı borusu
olmuştur. Bu durumun temel sebebi en küçük kanal
genişliğine sahip ısı borusunda oluk yoğunluğunun en
fazla olmasıdır. Diğer bir deyişle, bu ısı borusu oluk
sayısı en fazla olan ısı borusudur. Oluklu ısı
borularının buharlaştırıcı kısımlarında, buharlaşmanın
en fazla olduğu bölgelerin olukların temas hatları
(olukların gaz ve sıvı fazı ile temas halinde olan üst
kenarları) olduğu bilinmektedir (Akkuş ve
Dursunkaya, 2016). Oluk sayısının artması, temas hattı
sayısının artmasına ve bu sebeple faz değişimi
(buharlaşma) ile ısı transferini arttırarak daha verimli
ısı borusu operasyonlarına imkan vermektedir.
SONUÇ
Farklı oluk genişliklerine sahip 3 adet düz-oluklu ısı
borusu için ısıl performans deneyleri yapılmıştır.
Temas hattı sayısının artması ve bu sebeple
buharlaşma mikatarının çoğalmasından kaynaklı
olarak, ısı borusu üzerinden gerçekleşen ısı transfer
verimliliğinin, azalan oluk genişliği ile arttığı
saptanmıştır. İlave olarak, çalışma sıvısı miktarının ısı
borusunun performansı üzerindeki etkisi her bir oluk
genişliği için sınanmıştır. Her bir ısı borusu için,
buharlaştırıcı ve yoğuşturucu arasındaki sıcaklık
farkını en aza indiren, optimum bir çalışma noktası
olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma noktasının, oluk
yoğunluğu azaldıkça, daha düşük doldurma
oranlarında gerçekleştiği saptanmıştır.
Şekil 5. Isı borusu üzerindeki sıcaklıkların farklı doldurma
oranlarındaki değişimi
arttıkça), optimum çalışma noktasındaki doldurma
oranı azalmaktadır.
Deney sürecinde, ısı borusu içinden her bir IPA
azaltma aşamasından sonra doldurma oranı
ölçülmüştür. Doldurma oranı ölçülürken ısı borusu
dikey pozisyona getirilmiş ve yoğuşturucu bölgesine
toplanan sıvının yüksekliği ölçülerek sıvı miktarı
belirlenmiştir. Sıvının yüzey geriliminden dolayı tam
bir düz çizgi halini almaması, sistemi yerçekimine
karşı tamamen dik pozisyonlayamama vb. gibi
kısıtlamalardan
kaynaklı
potansiyel
ölçüm
hatalarından dolayı doldurma oranı kesin olarak
kestirilememektedir. Optimum doldurma oranları için
belirli bir aralık verilmesinin temel sebebi de
bahsedilen ölçüm belirsizliklerinden gelmektedir.
Doldurma oranı için kesin bir değer atanamayacağı
için, ısı borusu boyunca okunan sıcaklık değerleri,
Bu çalışmada, doldurma oranları ve ısı borusunun
performansı arasındaki ilişki incelenirken kullanılan,
çalışma sıvısını belli aralıklarla azaltma yöntemi,
optimum çalışmaya tekabül eden doldurma oranının
yüksek hassasiyetle tespitine imkan verememektedir.
Ayrıca, doldurma oranı ölçümü yapılırken kullanılan
yükseklik ölçme yöntemi hassas ölçüme müsaade
etmemektedir. Bu yöntemlerin iyileştirilmesi ve deney
sonuçlarının sayısal modellerle doğrulanması için ileri
çalışmalar yapılması planlanmaktadır.
TEŞEKKÜR
Bu çalışma TÜBİTAK’ın 213M351 numaralı proje
desteği ile finanse edilmiştir.
Bir “Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı
(TSKGV)” kuruluşu olan ASELSAN A.Ş. personeli
olan Yiğit Akkuş, çalışanlarının lisans sonrası
araştırmalarına verdiği destek ve “21. Ulusal Isı Bilimi
ve Tekniği Kongresi”ne çalışanlarının katılımı için
verdiği teşvikten dolayı ASELSAN A.Ş.’ye
teşekkürlerini sunar.
ULIBTK’17 21. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi
13-16 Eylül 2017, ÇORUM
KAYNAKLAR
Akkuş Y. and Dursunkaya Z., 2016, A New Approach
to Thin Film Evaporation Modeling, Int. J. Heat Mass
Transfer, 101, 742-748.
Anand A. R., Vedamurthy A. J., Chikkala S. R.,
Kumar S., Kumar D., and Gupta P. P., 2008,
Analytical and Experimental Investigations on Axially
Grooved Aluminum-Ethane Heat Pipe, Heat Transfer
Eng., 29, 410-416.
Cao Y., Beam J. E., and Donovan B., 1996, Aircooling System for Metal Oxide Semiconductor
Controlled Thyristors Employing Miniature Heat
Pipes, J. Thermophys. Heat Transfer, 10, 484-489.
Faghri A., 2012, Review and Advances in Heat Pipe
Science and Technology, J. Heat Transfer, 134,
123001.
Faghri A., 2014, Heat pipes: Review, Opportunities
and Challenges, Frontiers in Heat Pipes (FHP), 5 (1).
Grover G. M., Cotter T. P. and Erikson G. F., 1964,
Structure of Very High Thermal Conductance, J. Appl.
Phys., 35, 1990-1991.
Lips S., Lefevre F. and Bonjour J., 2009, Nucleate
Boiling in a Flat Grooved Heat Pipe, Int. J. Therm.
Sci., 48, 1273-1278.
Lips S., Lefevre F. and Bonjour J., 2010, Combined
Effects of the Filling Ratio and the Vapour Space
Thickness on the Performance of a Flat Plate Heat
Pipe, Int. J. Heat Mass Transfer, 53, 694-702.
Liu Z. H. and Lu L., 2009, Thermal Performance of
Axially Microgrooved Heat Pipe using Carbon
Nanotube Suspensions, J. Thermophys. Heat Transfer,
23, 170-175.
Schlitt R., 1995, Performance Characteristics of
Recently Developed High-Performance Heat Pipes,
Heat Transfer Eng., 16, 44-52.
Solomon A. B., Ram Kumar A. M., Ramachandran K.,
Pillai B. C., Senthil Kumar C., Sharifpur M. and Meyer
J. P., 2016, Characterisation of a Grooved Heat Pipe
with an Anodised Surface, Heat Mass Transfer., 53,
753-763.
Stephan P. and Brandt C., 2004, Advanced Capillary
Structures for High Performance Heat Pipes, Heat
Transfer Eng., 25, 78-85.
Hopkins R., Faghri A. and Khrustalev D., 1999, Flat
Miniature Heat Pipes with Micro Capillary Grooves, J.
Heat Transfer., 121, 102-109.
Supowit J., Heinger T., Stubblebine M. and Catton I.,
2016, Designer Fluid Performance and Inclination
Angle Effects in a Flat Grooved Heat Pipe, Appl.
Therm. Eng., 101, 770-777.
Jiang L.L., Yong T., Wei Z., Jiang L. Z. and Lu L. S.,
2013, Fabrication of Flatten Grooved-Sintered Wick
Heat Pipe, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 23,
2714-2725.
Xu X. and Carey V. P., 1990, Film Evaporation from
a Micro-Grooved Surface-An Approximate Heat
Transfer Model and Its Comparison with Experimental
Data, J. Thermophys. Heat Transfer, 4, 512-520.
Jiao A. J., Ma H. B. and Critser J. K., 2007,
Evaporation Heat Transfer Characteristics of a
Grooved Heat Pipe with Micro-Trapezoidal Grooves,
Int. J. Heat Mass Transfer, 50, 2905-2911.
Yang X., Yan Y. Y. and Mullen D., 2012, Recent
Developments of Lightweight, High Performance
Heat Pipes, Appl. Therm. Eng., 33, 1-14.
Kim H. J., Lee S. H., Kim S. B., and Jang S. P., 2016,
The Effect of Nanoparticle Shape on the Thermal
Resistance of a Flat-Plate Heat Pipe Using Acetonebased Al2O3 Nanofluids, Int. J. Heat Mass Transfer,
92, 572-577.
Li Y., Li Z., Chen C., Yan Y., Zeng Z. and Li, B., 2016,
Thermal Responses of Heat Pipes with Different Wick
Structures Under Variable Centrifugal Accelerations,
Appl. Therm. Eng., 96, 352-363.
Lim H. T., Kim S. H., Im H. D., Oh K. H. and Jeong
S. H., 2008, Fabrication and Evaluation of a Copper
Flat Micro Heat Pipe Working Under Adverse-Gravity
Orientation, J. Micromech. Microeng., 18, 105013.
Yang X. F., Liu Z. H. and Zhao J., 2008, Heat Transfer
Performance of a Horizontal Micro-Grooved Heat
Pipe Using CuO Nanofluid, J. Micromech. Microeng.,
18, 035038.
YAZARLARIN KISA ÖZGEÇMİŞLERİ
Hossein ALİJANİ, İhsan Doğramacı Bilkent
Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde
yüksek lisans öğrenimine devam etmektedir. Lisans
derecesini Sharif Üniversitesi’nin (İran) Kimya ve
Petrol Mühendisliği Bölümü’nden almıştır. Kendisi
aktif
olarak
oluklu
ısı
borularının
ısıl
performanslarının
karakterizasyonu
üzerine
çalışmaktadır.
Barbaros ÇETİN, İhsan Doğramacı Bilkent
Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde
ULIBTK’17 21. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi
13-16 Eylül 2017, ÇORUM
öğretim üyesidir. Doktora derecesini Vanderbilt
Üniversitesi’nden (A.B.D.) almıştır. Kendisinin
araştırma konuları elektrokinetik taşınım, biyomedikal
uygulamalarda
kullanılan
çip-üstü-labaratuvar
cihazlarında parçacık kontrolü, ısı borularının
modellenmesi ve deneysel doğrulanması üzerine
yoğunlaşmıştır. Dr. Çetin 80’den fazla makale,
konferans bildirisi ve ansiklopedi girdisinde yazarlık
yapmıştır.Kendisine, 2015 yılında, “İ. D. Bilkent
Üniversitesi Öğretimde Mükemmelliyet Ödülü”
verilmiştir.
Yiğit AKKUŞ, Orta Doğu Teknik Üniversitesi,
Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği
Bölümü’nden 2009 yılında Lisans, Orta Doğu Teknik
Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Malzeme ve
Metalurji Mühendisliği Bölümü’nden 2010 yılında
“Mühendislik Metalleri ve Alaşımları” Yandalı, Orta
Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensitüsü,
Makine Mühendisliği’nden 2015 yılında doktora
derecelerini almıştır. 2009’dan beri ASELSAN
A.Ş.’de mekanik/ısıl tasarım mühendisi olarak
çalışmakta olan Dr. Akkuş’un araştırma ilgi alanları
arasında ısı borularının modellenmesi ve deneysel
doğrulanması, damlacık buharlaşması ve ince film
buharlaşması yer almaktadır.
Zafer DURSUNKAYA, Orta Doğu Teknik
Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi Makina
Mühendisliği Bölümü’nden 1981 yılında Lisans;
Illinois
Institute
of
Technology
Makina
Mühendisliğinde 1984 yılında Yüksek Lisans ve 1988
yılında Doktora derecelerini aldı. 1989-1994 yılları
arasında Ricardo’da kıdemli mühendis olarak çalıştı.
1994’den beri ODTÜ Mühendislik Fakültesi Makina
Mühendisliği Bölümü’nde öğretim üyesi olarak görev
yapmaktadır. Kendisinin araştırma ilgi alanları
arasında oluklu ısı boruları, hareketli sınır/faz değişimi
problemleri, piston yağlama ve tasarımı, içten yanmalı
motorlarda yağ tüketimi, hidrodinamik yağlama,
kaymalı yataklar, piston segman dinamiği, segman
yağlama ve akışkan kararsızlığı yer almaktadır.
Download