Çarpan jet ile ısı transferinde altıgen kanatçıklı ısı alıcının taguchi yöntemiyle optimizasyonu
Optimization of hexagonal finned heat sink by taguchi experimental design method in impingement jet heat transfer
Yazar: YUNUS EMRE ÖZPOLAT
Danışman: PROF. DR. KENAN YAKUT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Taguchi yöntemi = Taguchi method

Özet:
Endüstriyel ve rutin kullanımların çoğunda ısının sisteme girmesi veya uzaklaştırılması sebebi ile ısı transferi söz konusudur. Çeşitli yöntemlerle sağlanan bu transfer eldesinin bir yöntemi de çarpan jetle ve kanatçıklarla sağlanmasıdır. Çarpan hava jetleri, tekstil, kağıt kurutması, elektronik elemanların soğutulması, cam temperlenmesi, çelik kütük ve demir imalatlarının soğutma aşamalarında ve gaz türbin kanatlarının soğutulması gibi pek çok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır.Bu çalışmada, altıgen kanatçıklardan oluşan lüle difüzör çiftlerinin kanat genişliği, kanat yükseklikleri, kanatlar arası yatay ve düşey mesafelerin ve akışkan hızının ısı transferi ve akım karakteristiklerine etkileri Taguchi deney tasarım yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Öncelikle Boru-nozul çap oranı, h/d mesafesi ve hız değerleri belirlenmiştir. Nusselt sayısı, x yönündeki basınç katsayısı (cpx) ve y yönündeki basınç katsayısı (cpy) performans karakteristiği olarak dikkate alınmış ve belirlenen yedi parametre için L18(21*36) ortoganal dizisi deney planı olarak seçilmiştir. Üç amaç birlikte dikkate alınarak lüle çapına göre Nusselt sayısı hesaplanıp optimum sonuçlar belirlenmiş, basınç katsayıları ile ilgili cpx ve cpy değerleri hesaplanmış, grafikleri çizilip yorumlanmıştır. Tüm deneyler ve grafiklerin istatistiksel sonuçları değerlendirilerek 2 adet optimum plaka geometrisi bulunmuştur.

Abstract:
Heat transfer occurs in majority of industrial and routine use due to either inputting heat to the system or removing heat from the system. Impinging fluid jets is one of the methods of heat transfer which is commonly used in industrial applications such as textile, paper drying, cooling of electronic components, glass tempering, steel and iron production, gas turbine blade cooling, and electronic cooling.In this study, Taguchi experimental design method has been used to investigate the effects of hexagonal nozzle or diffuser-like fin pairs? width, height, longitudinal and lateral distance, and flow velocity on heat transfer and flow characteristics. Initially, the nozzle diameter, h/d distance and velocities have been determined. Nusselt number, pressure coefficient on the x and y axes have been considered as performance characteristics and L18(21*36) orthogonal array has been selected as an experimental plan for the seven parameters discussed above. Considering the three goals simultaneously, 1) optimum results have been obtained by calculating the Nusselt number based on nozzle diameter, 2) cpx and cpy values of the pressure coefficients have been calculated, and 3) related graphs have been plot and interpreted. Two optimized plate geometry has been obtained by evaluating the statistical results of all the experiments and the graphics.