Dolum oranı eğim açısı ve oluk şeklinin oluklu ısı borusu ısıl performasına etkisinin  deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effect of filling rate tilt angle and groove shape on thermal heat pipe heat performance
Yazar: OSMAN FURKAN MURATOĞLU
Danışman: PROF. DR. İLHAMİ HORUZ ; DR. CEM ÖMÜR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma ile eksenel oluklara sahip ısı borularında, çalışma akışkanının dolum oranı, ısı borusu eğimi ve oluk şekli parametrelerinin ısı borularının ısıl performanslarına olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Bu kapsamda, öncelikle ısı borularının çalışma akışkanı ile doldurulması ve test enstrümantasyonunun yapılması gibi ısı borusu hazırlık faaliyetleri, sonrasında ise performans testlerinin gerçekleştirebilme amacıyla tasarlanmış test düzeneğinin hazırlık faaliyetleri gerçekleştirilmiştir. Dolum oranı, eğim ve oluk şeklinin ısıl performansa olan etkilerinin belirleyebilmek için girintili ve ikizkenar yamuk şeklinde oluklara sahip ısı boruları kullanılmıştır. Girintili oluklara sahip ısı borusu, tam olduğu değer ile bu değerden daha az ve daha fazla değerlerde doldurularak dolum oranının etkileri belirlenmiştir. En yüksek performansın tam dolu olduğu durumda gösterdiği, az dolu olduğu durumlarda ise fazla dolu olduğu durumlara göre performansın daha fazla düştüğü gözlemlenmiştir. Eğimin etkileri girintili ve ikizkenar yamuk oluklu ısı borularında araştırılmıştır. Eğimin artmasıyla birlikte yerçekimi kuvvetlerinin olukların oluşturduğu kapiler kuvvetlere zıt yönde etkimesi, ısı borularının performanslarının düşmesine ve buna bağlı olarak da efektif ısıl iletkenlik değerlerinin düşmesine neden olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca uzay uygulamaların kullanılacak ısı borularının performanslarının belirlenebilmesi için, farklı eğimlerde gerçekleştirilen testlerden, yeryüzü şartlarında çalışma akışkanın çökmesinden kaynaklı hatalı hesaplamalar giderilerek bu ısı borularının uzay şartlarında gösterecekleri performanslar belirlenmiştir. Girintili ve ikizkenar yamuk şeklindeki oluk yapıları karşılaştırılarak bu oluk yapılarının gösterdikleri ısı taşıma performansları ve efektif ısıl iletkenlikler değerleri karşılaştırılmıştır. Girintili şeklindeki oluk yapısının ikizkenar yamuk şeklindeki oluk yapısına göre oluk başı %18 daha fazla ısı taşıma kapasitelerine sahip olduğu görülürmüştür. Ancak aynı iç ve dış çapa sahip olan ısı borularında, girintili oluklara göre daha fazla ikizkenar yamuk oluk yerleştirilebildiğinden toplamda ikizkenar yamuk oluklu ısı borusu daha fazla ısı taşımıştır.

Abstract:
In this study, the effects of filling ratio of the working fluid, inclination of the heat pipe and groove shape on the thermal performance heat pipes were investigated experimentally in axially grooved heat pipes. In this respect, firstly, heat pipe preparation activities such as filling of the heat pipes with working fluid and performing test instrumentation and then preparation activities of test set-up designed to perform performance test are performed. Heat pipes with re-entrant and trapezoidal grooves were used to determine the effects of filling ratio, inclination and groove shape on thermal performance. The effects of filling ratio of working fluid were determined by filling the heat pipe with re-entrant grooves at the fully filled value and less and more than this value. It was observed that the highest performance of the heat pipe was shown when fully filled and the heat transport performance decreased more when it was under filled than when it was over filled. The effects of the inclination were investigated in both re-entrant and trapezoidal grooved heat pipes. It was observed that the effects of gravitational forces acting the opposite direction to the capillary forces generated by the grooves increase with the increasing inclination, causing the performance of the heat pipes to decrease and consequently the effective thermal conductivity values of the heat pipes to decrease. In addition, in order to determine the performance of the heat pipes to be used in space applications, the miscalculations caused by puddle effect of working fluid from the test carried out at terrestrial conditions were eliminated and the performances of these heat pipes under space conditions were determined. The re-entrant and trapezoidal grooves were compared in terms of their heat carrying performances and the effective thermal conductivities. It was observed that the re-entrant grooves have 18% higher heat transport capacity then the trapezoidal grooves per one groove. However, in the heat pipes having the same inner and outer diameter, the trapezoidal grooved heat pipe carried more heat since more trapezoidal grooves can be placed than the re-entrant grooves.