Mini kanallarda ısı transferinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of heat transfer in mini channels
Yazar: ORHAN YILDIRIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞENDOĞAN KARAGÖZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Teknolojik çalışmaların ilerlemesiyle cihazlar daha küçük boyutlarda üretilebilmekte, boyutlardaki küçülmeyle birlikte performanslarında artış da sağlanabilmektedir. Bu cihazlar endüstrinin ısıtma ve soğutma sistemleri, tıbbi alanlarda, savunma sanayisinde, hava teknolojilerinde, biyomühendislik yakıt pilleri vb. bir çok alanda kullanılmaya başlamış ve cihazların minyatürleştirilmesine etki etmiştir. Boyutların küçültülmenin bir sonucu olarak cihazların çalışması sırasında birim alandan uzaklaştırılması gereken ısı miktarının artmasından dolayı bu ısıl enerjisinin uzaklaştırılması gerekmektedir. Son yıllarda araştırmacılar özellikle elektronik sistemlerde birim alandan atılması gereken ısı miktarının çok olmasından dolayı ısı transferinin önemli bir sorunu ve konusu haline gelmiştir. MikroElektroMekanikSistemler(MEMS) disiplinler arası bir çalışma olarak bu konularla ilgilenmektir. Bu alandaki çalışmlar Ar-Ge faaliyetlerine büyük oranda katkı sağlayacaktır. Isı trasferinde mini kanallar; düşük akışkan miktarı, hafiflik ve az yer kaplaması özellikleriyle yüksek ısı akısı şartlarında araştırmacıların en önemli alternatiflerinden biri haline gelmiştir. 
Bu Tez çalışmasında iki farklı çapa (D=2,74 mm – D=2,26 mm) sahip kanallarda ısı transferinin etkisi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Makro borularda kullanılan temel teorilerin amacı, çap küçüldüğü zaman uygulanabilirliğini gözlemek ve gerekirse buna uygun kolerasyonlar oluşturmaktır. Deneysel çalışmada her bir çap 6 farklı debi değerinde Reynolds Sayısı, Nusselt sayısı ve Isı taşınım Katsayısı bulunarak ısı transferine etkisi incelemiştir. Fluent paket programı kullanılarak sayısal analiz yapılmış olup deneysel analizler test edilmiştir. Sonuçlar İncelendiğinde mini kanallarda ısı ve akış analizi için deneysel ve sayısal analizlerin uyum içerisinde olduğu gözlemlenmiştir. Kanal çapı küçüldüğünde ısı akısının yükseldiği ve sayısal sonuçlar deneysel sonuçlardan sapma gösterdiği görülmüş bunun nedeni ise ısı ve akış geçişine etki eden fiziksel mekanizmalardaki uyumsuzluğu olduğu saptanmıştır.

Abstract:
As a result of the progress of technological studies, devices can be produced in smaller sizes. With the downsizing in size, the performance can be increased. These devices are used in industrial heating and cooling systems, medical fields, defense industry, air technology, bioengineering fuel cells and etc. many areas have begun to be used and have influenced the miniaturization of the devices. As a consequence of the diminution of the dimensions, this thermal energy needs to be removed due to the increase in the amount of heat that must be removed from the unit area during operation of the devices. In recent years, researchers have become an important issue and issue of heat transfer, especially in electronic systems, since the amount of heat that must be thrown from the unit area is large. Microelectromechanicalsystem(MEMS) is an interdisciplinary study of these issues. The work in this area will contribute greatly to R & D activities. Mini channels have become one of the most important alternatives of researchers in heat transfer under high heat flow conditions due to low fluid volume, low weight and volume.
In this thesis study, the effect of heat transfer on mini pipes with two different anchors (D = 2.74 mm - D = 2.26 mm) was investigated experimentally and numerically. The basic theories used in macro-piping are to be observed when the intended diameter is reduced and, if necessary, to create corresponding collaterals. In the experimental study, each circular diameter was examined for the effect of heat transfer by finding Reynolds number, Nusselt number and heat transfer coefficient at 6 different flow rates. Numerical analysis was performed using the Fluent packet program and experimental analyzes were tested. Results When examined, it was observed that the experimental and numerical analyzes for heat and flow analysis in mini pipes were in harmony. As the channel diameter decreased, the heat flux increased and the numerical results showed deviation from the experimental results. The reason for this is the discrepancy in the physical mechanisms affecting heat and flow.