Mikrokanallı ısı değiştiricilerinde karbon nanotüp/su nanoakışkanının kullanılması ve performans analizi
Performance analysis and use of carbon nanotube/water nanofluid in microchannel heat sink
Yazar: ABDULLAH ARSLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NİMETİ DÖNER
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde gelişen teknoloji ile elektronik sistemlerde ortaya çıkan aşırı ısınma problem oluşturmaktadır.  Aşırı ısınma problemi giderilmediği durumlarda sistemlerin kullanım ömrü kısalmakta hatta hiç kullanılamamaktadır.  Sistemlerin boyutları genelde küçük olması sebebiyle geleneksel soğutma sistemleriyle soğutmak, sistemin boyutunu olması gerekenden çok büyük yapmakta veya yeterli soğutma değerlerine ulaşılamamaktadır.  Bu sebeple ısı transferi kabiliyeti geleneksel akışkanlardan daha yüksek olan nano akışkanların kullanılmasının daha uygun olduğu düşünülmüştür.  Mikro-kanal kullanımı sistemin ısı transferi kabiliyetini de artırmıştır.
Bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci kısımda, %0,01 hacimsel konsantrasyonlu karbon nanotüp/su nanoakışkanı mikro-kanallı ısı değiştiricisinde kullanılmış ve performans analizi yapılmıştır. Mikro-kanallı ısı değiştiricisi, bakır malzemeden imal edilmiş ve 49 kare kanala sahiptir.  Bu kanalların her biri 2,5 mm yüksekliğinde, 0,3 mm genişliğindedir. Bu ilk kısımdaki performans testlerinde, basınç kaybı, Reynolds sayısı, ihtiyaç duyulan pompa gücü, sürtünme faktörü, Pouseille sayısı ve ısıl iletkenlik gibi değerler incelenerek karşılaştırılmıştır. Testler sonucunda, karbon nanotüp/su nanoakışkan kullanımının sistemdeki ısı transferi kabiliyetini artırdığı, ancak sistemin basınç kaybını da artırdığı ve bu nedenle gerekli pompa gücünün de daha fazla olması gerektiği tespit edilmiştir. İkinci kısımda, güneş kolektörlerinde mikro-kanallı ısı değiştiricisi uygulaması konusunda literatür araştırması yapılmış elde edilen bilgilere göre deney düzeneği hazırlanmış ancak deneysel çalışma kısıtlı zaman nedeniyle gerçekleştirilememiştir.  Dolayısıyla eldeki bilgiler tezin sonunda çalışma 2 başlığı altında konulmuştur.
Sonuç olarak, nanoakışkan kullanımı sistemden istenilen ısı transferi değerini artırmaktadır.  Sistemde istenmeyen basınç kaybına etkisi olumsuz yönde çok küçük olması nedeniyle nanoakışkan kullanımı sistemlerde tercih edilmelidir.

Abstract:
In the recent days, with the improving technology systems have been problematic, especially in use of electronic chips prevent overheating.  Unless prevent the problem of overheating, shortened the life of systems and even to the systems can not use.  The cooling or heating systems will be too large or cannot enough for the systems, if based fluid used in micro channel heat sink (MCHS).  For this reason, heat transfer ability of nanofluid, which is higher than heat transfer ability of water, considered to be more appropriate to use. The use of MCHS increased heat transfer ability of the systems.
	The study has got two parts. In first part, CNT-A used in MCHS which is 0,01% volume consantration.  The MCHS have got 49 rectangular channels, made by copper.  For one micro channel, height is 2,5 mm, width is 0,3 mm.  For the result, water and the nanofluid physical and thermal properties is compared.  Nanofluid increased heat transfer ability, pressure drop and pumping power in the systems. Heat transfer ability, pressure drop and pumping power was seen increased. In the second part has got literature review and design experimental setup for about solar collector MCHS but the experimental measurement couldn't done because of time.
	Use of the nanofluid increased the value of the desired heat transfer from the systems. Use of the nanofluid too small increased pressure drop in MCHS wich is unwanted so nanofluid is preferable in some systems.