Fitilli ısı borularında farklı iş akışkanları kullanımının eğim açısına göre deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the use of different working fluids in wicked heat pipes according to inclination angle
Yazar: YUSUF AKYAR
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ALİ SERTKAYA
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Teknolojinin gelişimiyle birlikte enerji gereksinimi artmakta ve bu da enerji kaynaklarına olan ihtiyacı artırmaktadır. Ancak, mevcut enerji kaynaklarının kısıtlı olması ve çevresel sorunlar nedeniyle kısıtlar ortaya çıkmaktadır. Bu durum, enerji kaynaklarının kullanımının yanı sıra yeni ve daha sürdürülebilir enerji kaynaklarının arayışını da beraberinde getirmektedir. Isı taşıyan sistemler, enerji transferinde önemli bir rol oynar. Isı enerjisinin bir ortamdan başka bir ortama taşınmasında kullanılan sistemlerden birisi de ısı borularıdır. Bu çalışmada fitilli ısı borularının farklı iş akışkanları ile farklı çalışma şartlarında çalışma performanslarının belirlenmesi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada, 15 mm çapında 450 mm uzunluğunda bakır boru, içerisine fitil olarak 150 mesh gözenekli nikel-krom alaşımından imal edilmiş tek katlı elek teli konularak farklı iş akışkanları şarj edilmiştir. Farklı parametrelere göre deney düzeneği ayarlanarak ısı borusunun performansları deneysel olarak incelenmiş ve en uygun çalışma şartları belirlenmiştir. Çalışma kapsamında, beş farklı iş akışkanının aynı geometride ısı borularına hacimsel olarak eşit miktarda şarj edilmiş ve ısı borularının farklı ısıl giriş güçleri ve yatay konumla beraber dört farklı eğim açısında termal performansı değerlendirilmiştir. Deneylerde 10 W, 20 W, 30 W, 40 W ve 50 W evaporatör bölgesinde ısıl giriş güçleri kullanılmıştır. Yatay eksen 0° olmak üzere 0°, 30°, 60° ve 90° eğim açılarında deneyler yapılmıştır. Isı borusunun performansı eğim açısına, giriş gücüne göre değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre R134a iş akışkanında evaporatör ve kondenser arası yüzey sıcaklık farklarının düşük olduğu gözlemlenmiştir. Isı borusunun toplam ısıl direncinde farklı ısı güçleri için en düşük ısıl direnç R134a akışkanında ve en yüksek ısıl direnç saf su için elde edilmiştir. Isıl dirençlerin sayısal değeri R134a hariç birbirine yakın olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
With the development of technology, the need for energy increases and this increases the need for energy resources. However, constraints arise due to limited available energy resources and environmental problems. This situation brings along the search for new and more sustainable energy sources as well as the use of energy resources. Heat transfer systems play an important role in energy transfer. One of the systems used to transfer heat energy from one medium to another is heat pipes. In this study, the performance of wick heat pipes under different working conditions with different working fluids was experimentally investigated. In the study, a copper tube with a diameter of 15 mm and a length of 450 mm was placed in a single layer sieve wire made of nickel-chromium alloy with 150 mesh as a wick and charged with different working fluids. By adjusting the experimental setup according to different parameters, the performances of the heat pipe were experimentally investigated and the optimum operating conditions were determined. Within the scope of the study, five different working fluids were charged to the heat pipes of the same geometry in equal volumetric amounts and the thermal performance of the heat pipes was evaluated at different thermal input powers and four different inclination angles with horizontal position. Thermal input powers of 10 W, 20 W, 30 W, 40 W and 50 W were used in the evaporator region. Experiments were conducted at inclination angles of 0°, 30°, 60° and 90° with the horizontal axis at 0°. The performance of the heat pipe was evaluated according to the inclination angle and input power. According to the results obtained, it is observed that the surface temperature differences between evaporator and condenser are low in R134a working fluid. In the total thermal resistance of the heat pipe, the lowest thermal resistance was obtained for R134a fluid and the highest thermal resistance was obtained for pure water for different heat powers. The numerical values of the thermal resistances were found to be close to each other except R134a.