Üç kolonlu titreşimli ısı borusunun matematiksel modellenmesi ve deneysel incelenmesi
Experimental study and mathematical modelling on the oscillating loop heat pipe consisting of three interconnected columns
Yazar: GÖKHAN ARSLAN
Danışman: Y.DOÇ.DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı-Akışkan Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı boruları = Heat pipes ; Isı geçişi = Heat transfer ; Isı geçişi katsayısı = Heat transfer coefficient ; Salınım = Oscillation ; Salınımlı akım = Oscillatory flow

Özet:
Isı borusu, buhar ve sıvı faz değişimi prensibi ile çalışan, sıcak ve soğukkaynaklar arasında ısı taşımak için kullanılan bir cihazdır. Yüzeylerinsoğutulmasında veya yüzeylerde eş sıcaklık dağılımı elde etmek için kullanılır.Bu çalışmanın amacı, ısı borularına farklı bir bakış açısı getiren üç kolonlutitreşimli ısı borusunun matematiksel olarak modellenmesi ve yapılan deneylerile karşılaştırılarak mevcut tasarımın incelenmesidir.Sistem, birbirine bağlı üç dikey kolandan oluşmaktadır. Orta kolona ısıtıcıyerleştirilmiş ve soğutucu yerleştirilen diğer kolon ile döngü oluşturucak şekildebağlanmıştır. Sistem çalıştırıldığında ısıtıcı ve soğutucu yerleştirilen kolonlararasında buhar oluşmakta ve belli bir süre sonra buharlaşma ve yoğuşmaarasındaki faz farkından ötürü kolonlardaki su salınım yapmaktadır. Bu salınımsonucu buhar hacmi belli sınırlar dahilinde artıp azalmaktadır. Daha önce bukonuda yapılan çalışmalara ek olarak kolon seviye değişimi ile buhar basınçdeğişimini eş zamanlı ölçmek için optik algılayıcıların kullanıldığı bir devreyapılmıştır. Bu sayede buhar hacminin basınçla değişimi elde edilmiştir.Literatürde ısı boruları ile ilgili tariflenmiş ısı taşınım katsayıları, mevcut sistemsalınım yaptığı için kullanılamadığından ortalama ısı geçiş katsayısıkullanılmıştır. Elde edilen veriler boyut analizi yapılarak incelenmiş ve sonuçtasistem için geçerli olan Nusselt korelasyonu elde edilmiştir.Son olarak bu konu üzerinde daha önce çalışan araştırmacıların oluşturmuşoldukları matematik model geliştirilmiş ve deneysel veriler ışığı altındageçerliliği detaylı bir şekilde irdelenmeye çalışılmıştır.Anahtar Kelimeler: Isı borusu, salınımlı akış,ortalama ısı geçiş katsayısı

Abstract:
Heat pipe is a vapor-liquid phase change device that transfers heat from a hotreservoir to a cold reservoir. It is used for cooling the surfaces or to obtainuniform temperature distribution over the surfaces.The aim of that study is to form a mathematical model of `Oscillating Loop HeatPipe Consisting of Three Interconnected Columns? which brings a differentaspect to heat pipes and compare the experimental results with that model.System consists of three vertical interconnected columns. An electric heater isinserted into the central column and that column is connected to other columnwhich consists of a cooler to form a cycle. After the system turn on, amount ofvapor increase between the columns which have the heater and the cooler. Aftera while, due to the phase lag between evaporation and condensation, the water inthe columns start to oscillate. Due to that oscillation, the amount of vapourincrease and decrease between certain limit. Adding to the studies which hadbeen done on that field, to measure the water level change in the columns withpressure change at the same time, a circuit with optic sensors is used. In that waythe change of vapour volume with pressure is obtained.Heat transfer coeficient described in the literature for heat pipes can not be usedbecause of the oscillation. For that reason overall heat transfer coefficient isused. By using experimental data, dimensional analysis is done and a Nusseltcorrelation is obtained.Lastly, the mathematical model which was formed by the researchers workingon that field, is improved and with the experimental results, its validty issearched.Keywords: Heat pipe, oscillating flow, overall heat transfer coefficient