Üç fazlı ısı borularında ısı transferinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of heat transfer in three phase heat pipes
Yazar: SANİYE YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÖZSOY
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Isı boruları = Heat pipes ; Isı geçişi = Heat transfer ; Termosifon = Thermosiphon

Özet:
Yüksek ısı transfer kapasitesine sahip iki fazlı ısı borularının kullanım alanları oldukça yaygındır. Çeşitli uygulama alanları bulunan iki fazlı ısı boruları ile ilgili olarak yapılmış çok sayıda deneysel ve teorik çalışma mevcut olup, iki fazlı ısı borularına katı partikül eklenerek oluşturulan üç fazlı ısı boruları hakkında literatürdeki çalışmalar çok kısıtlıdır. Literatüre katkı sağlanması için, üç fazlı ısı borularında ısıl performansın, ısıl direncin ve ısı transfer katsayısının değişimi incelenmiştir.
Yapılan bu çalışmada 15mm ve 20mm olmak üzere iki farklı çapta ısı borusu kullanılmış, deneyler üç farklı eğim açısında (90°, 60° ve 30°) ve "Saf su", "Saf su+PA6", "Saf su+PA66" ve "Saf su+PA6+PA66" karışımlı olmak üzere 4 farklı iş akışkanı ile yapılmıştır. Deneyler yapılırken sisteme evaporatör bölgesinden kademeli olarak 8.07 kW/m2, 16.99 kW/m2, 25.05 kW/m2 ve 37.15 kW/m2 ısı yükleri verilerek ölçümler kaydedilmiştir. 
Sonuç olarak iki fazlı ve üç fazlı ısı borularında evaporatör bölgesinde kaynama ile gerçekleşen ısı transferi katsayısındaki değişimler karşılaştırıldığında genel olarak üç fazlı sistemlerde iki fazlı sistemlere göre kötüleşme meydana gelmekle beraber kısmen iyileşme de gözlenmiştir. 20mm çaplı ısı borularında ısı transfer katsayısında iyileşme en fazla 60° eğimde "Saf su+PA6+PA66" karışımlı durumda 16.99 kW/m2 ısı yükünde %64 oranında gerçekleşmiştir. 15mm'lik ısı borularında ise en fazla 60° eğimde "Saf su+PA66" karışımlıda 8.07 kW/m2'de %96 oranında meydana gelmiştir.

Abstract:
Two-phase heat pipes with high heat transfer capacity are widely used. While there are many experimental and theoretical studies on two-phase heat pipes with various application areas, there are very limited studies in the literature on three-phase heat pipes formed by adding solid particles to two-phase heat pipes. In order to contribute to the literature, the variation of thermal performance, thermal resistance and heat transfer coefficient in three-phase heat pipes were investigated.
In this study, two different diameters of heat pipes, 15mm and 20mm, were used and the experiments were carried out at three different inclination angles (90°, 60° and 30°) and with 4 different working fluids: "Pure water", "Pure water+PA6", "Pure water+PA66" and "Pure water+PA6+PA66" mixtures. During the experiments, heat loads of 8.07 kW/m2, 16.99 kW/m2, 25.05 kW/m2 and 37.15 kW/m2 were gradually applied to the system from the evaporator area and measurements were recorded. 
As a result, when the changes in the heat transfer coefficient realized by boiling in the evaporator region in two-phase and three-phase heat pipes are compared, in general, three-phase systems have worsened compared to two-phase systems, but partial improvement has also been observed. In 20mm diameter heat pipes, the maximum improvement in the heat transfer coefficient was realized by 64% at a heat load of 16.99 kW/m2 in the case of "Pure water +PA6+PA66" mixture at 60° inclination. In the case of 15mm heat pipes, the maximum improvement was 96% at 8.07 kW/m2 with "Pure water+PA66" mixture at 60° inclination.