Dikdörtgen kanatlarda düşük reynolds sayılarında ısıl performansın incelenmesi
Investigation of thermal performance in rectangular fins at low reynolds numbers
Yazar: ÖZGÜN KOŞDERE
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGE ALTUN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ZERRİN SERT
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Elektronik ekipmanların daha hızlı ve verimli soğutulması oldukça önemlidir. Ekipmanların verimleri ve güçleri çalışma sıcaklığına bağlıdır. Yüksek sıcaklıklarda çalışma, performans düşüklüğüne ve sistem arızalarına sebep olmaktadır. Sistemlerin soğutulması aktif ve pasif ısı transfer yöntemleri ile gerçekleştirilmektedir. Aktif yöntemler harici bir güç gerektiren yöntemlerken, pasif yöntemlerde ise harici güce ihtiyaç duyulmamaktadır. Verimli aktif soğutma sistemleri tasarlanırken, minimum fan gücü ve minimum soğutucu boyutu için ısı transferini maksimuma çıkaracak şekilde akış ve kanat geometri parametreleri arasında bir ilişki kurmak gerekir. Hızlı ve verimli soğutma istenildiği durumlarda bu ekipmanların soğutulmasında kullanılan ısı çukurlarında aktif yöntem olan zorlanmış taşınımla soğutmanın yaygın olduğu görülmektedir. Dairesel, kare, dikdörtgen gibi farklı kanat geometrilerinde ısı transferi ayrıntılı olarak çalışılan bir konudur. Son yıllarda, üretim kolaylığı ve maliyetlerinin düşüklüğü, yüksek verimlilikleri nedeniyle dikdörtgen kesitli kanatçıklar en çok tercih edilen kanat profilleri olmuştur. Çalışmada zorlanmış taşınım şartları ve düşük Reynolds sayılarında dikdörtgen kesitli kanatların ısıl performansları incelenmiştir. Düşük Reynolds sayılarının birçok endüstriyel uygulamanın tipik bir özelliği olduğu görülmüştür. Bu nedenle düşük Reynolds sayılarında çalışılması hedeflenmiştir. Hidrolik ve ısıl olarak tam gelişmiş akış şartları için analizler yapılmıştır. Bu kapsamda kanat uzunlukları ve kanat ısı transfer yüzey alanı sabit olacak şekilde kanat sayısı ve kanat yüksekliği değiştirilerek farklı Reynolds sayılarında analizler yapılmıştır.

Abstract:
Faster and more efficient cooling of electronic equipment is very important. Because the efficiency and power of these equipment depend on the operating temperature. Working at high temperatures causes poor performance and system malfunctions. Cooling of these systems is carried out by active and passive heat transfer methods. While active methods require external power, passive methods do not require external power. When designing efficient active cooling systems, it is necessary to establish a relationship between flow and fin geometry parameters to maximize heat transfer for minimum fan power and minimum heatsink size. In cases where fast and efficient cooling is desired, forced convection cooling, which is an active method in heat pits used to cool these equipment, is common. Heat transfer in different fin geometries such as circular, square and rectangular is a subject that has been studied in detail. In recent years, rectangular- section winglets have become the most preferred wing profiles due to their ease of production, low cost and high efficiency. In this study, the thermal performances of rectangular cross- section fins were examined under forced convection conditions and low Reynolds numbers. Low Reynolds numbers have been shown to be a typical feature of many industrial applications, so operation at low Reynolds numbers is targeted. Analyzes were made for hydraulically and thermally fully developed flow conditions. In this context, analyzes were carried out at different Reynolds numbers by changing the number of wings and wing height so that the wing heat transfer surface area was kept constant while the wing lengths were kept constant.