Çoklu mikrokanallarda nanoakışkanların karma taşınım ısıl performanslarının incelenmesi

Abstract

Teknolojik gelişmelerin bir sonucu olarak cihazlar daha küçük boyutlarda üretilebilmekte, boyutlardaki küçülmeyle birlikte performanslarında artış da sağlanabilmektedir. Bununla beraber, boyutları küçültülmüş cihazlar endüstrinin çeşitli alanlarına entegre edilmeye başlanmıştır. Boyutların küçültülmenin bir sonucu olarak cihazların çalışması sırasında açığa çıkan ısı enerjisi artmakta, bu durum ısı enerjisinin daha etkin bir biçimde uzaklaştırılmasını gerektirmektedir. Son yıllarda araştırmacılar boyutlardaki küçülmeyle birlikte artan ısı yüklerinin efektif bir biçimde sistemden uzaklaştırılması üzerine yoğunlaşmışlardır. Mikrokanallar yüksek yüzey alanı/hacim oranları, düşük akışkan miktarı, az yer kaplamalarından dolayı yüksek ısı akısı şartlarında ısı transfer edilmesinde araştırmacıların en önemli alternatiflerinden biri haline gelmiştir. Isı transfer miktarını artırmanın başka bir yolu ise iş akışkanın termofiziksel özelliklerini iyileştirmektir. Bu tez çalışmasında, farklı kanal genişliğine (400µm ve 500µm) sahip dikdörtgen kesitli mikrokanallar kullanılarak oluşturulan çoklu mikrokanallı ısı alıcılarda SiO2-su nanoakışkanının laminar akışta karma taşınım karakteristikleri üzerine etkileri deneysel olarak incelenmiştir. İş akışkanı olarak SiO2-Su nanoakışkanı farklı hacimsel konsantrasyonlarda (%0,25 ve %0,5) kullanılmıştır.

As a result of the technological improvements, devices could be manufactured in smaller dimensions, also an increase in their thermal performance can be provided by reduced dimensions. In addition to this, devices manufactured in smaller dimensions have begun to be integrated into various areas of the industry. By reducing the dimensions, heat energy existing during the working period increases, this case requires more effective heat energy removal. In recent years, researchers have focused on the effective removal ways of increasing heat energy loads by reducing dimensions. Microchannels have become one of the most important alternative of researchers on heat transfer under high heat flux conditions due to their high surface area/volume ratio, less working fluid demand and taking up little space. Another way to increase heat transfer rate is the improvement of thermophysical properties of working fluid. In this method, generally, nano particles with higher thermal conductivity than that of the base liquid are homogeneously suspended into the base liquid. Thus, thermophysical properties of the base liquid is enhanced. In this thesis study, effect of SiO2-water nanofluids on laminar mixed convection heat transfer in heat sinks having multiple microchannels with rectangular cross-sections in different channel widths (400µm - 500µm) have been investigated. SiO2-water nanofluids with two different particle volume fractions (0,25% and 0,5%) has been used as working fluid.