Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi

Alnak, Dogan Engin; KARABULUT, KORAY

Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi

Koray KARABULUT, (Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Sivas Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Elektrik ve Enerji, Sivas)

Doğan Engin ALNAK (Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Otomotiv Mühendisliği, Sivas)

Tesisat Mühendisliği

12 3

Yıl: 2021 Cilt: 2021 Sayı: 183 Sayfa Aralığı: 37 - 49 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 13-09-2021

Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi

Öz:

Çarpan jet tekniği, ısıl cihazlardaki ısı transferini artırmak için yüksek performanslı bir soğutma teknolojisidir. Bu çalışmada, dikdörtgen kesitli kanallardaki çatı veters yamuk şeklinde iki farklı desene sahip bakır plakalı yüzeylerin farklı jet girişgenişliklerinde tek bir hava jeti akışı ile soğutulması sayısal olarak incelenmiştir.Sayısal hesaplamalar, zamandan bağımsız ve üç boyutlu olarak enerji ve NavierStokes denklemlerinin k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent bilgisayar programı kullanılarak çözülmesiyle yapılmıştır. Kanalların üst ve alt yüzeyleri adyabatik olupdesenli yüzeylere sabit ısı akısı uygulanmıştır. Çalışma için belirlenen Re sayısıaralığı 5000-11000 iken jet-plaka arası uzaklık (H/Dh) 3 ve 6’dır. Jet giriş genişlikleri ise 0,5 Dh ve Dh’dır. Çalışmanın sonuçları literatürde bulunan çalışmanınsayısal ve deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve birbirleriyle uyumlu olduklarıgörülmüştür. Sonuçlar, her bir desenli yüzey için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklığının değişimi olarak sunulmuştur. Farklı jet giriş genişlikleri ve H/Dh oranlarında kanal boyunca jet akışın akım çizgisi ve sıcaklık konturu dağılımları desenliyüzeyler için değerlendirilmiştir. 0,5 Dh jet genişliğinde, H/Dh=6 iken Re=5000için ortalama Nu sayısı değerinin çatı desenli yüzeyde ters yamuk desenli yüzeyden%25,92 daha fazla olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelime:

Investigation of the Effects of Different Patterned Surface Geometries on Heat Transfer in a Rectangular Channel

Öz:

The impinging jet technique is a high performance cooling technology to increase heat transfer in thermal devices. In this study, the cooling of the copper plate surfaces having two different patterns with roof and reverse trapezoid shapes at different jet inlet widths with a single air jet flow has been numerically investigated in rectangular ducts. Numerical calculations have been carried out by solving the energy and Navier-Stokes equations in three dimensions, steady, using the Ansys-Fluent computer program with k-ε turbulence model. The upper and lower surfaces of the channels are adiabatic and constant heat flux has been applied to the patterned surfaces. While the Re number range determined for the study is 5000-11000, the distance between jet and plate (H/ Dh ) is 3 and 6. Jet entrance widths are 0,5 Dhand Dh . The results of the study have been compared with the numerical and experimental results of the study in the literature and it has been found that they are compatible with each other. The results have been presented as the average Nu number and variation of surface temperature for each patterned surface. The streamline and temperature contour distributions of the jet flow along the channel have been evaluated for patterned surfaces at different jet entrance widths and H/Dhratios. At 0,5 Dhjet width, H/Dh =6, it has been determined that the average Nu number value for Re=5000 has 25,92% more on the roof patterned surface than the reverse trapezoid patterned surface.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Sharma, S., “Experimental Investigation on Heat Transfer Characteristics from Liquid Jet Impingement to Different Flat Plates”, International Journal for Innovative Research in Science & Technology, 1 (12), 130-133, 2015.
2. Babic, D., Murray, D.B., Torrance, A.A., “Mist Jet Cooling of Grinding Processes”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 45, 1171-1177, 2005.
3. Royne, A., Dey, C., “Experimental Study of a Jet İmpingement Device for Cooling of Photovoltaic Cells Under High Concentration”, ANZSEZ Solar 2004: Life, the Universe and Renewables Congress, Perth, Australia, 30 November-3 December 2004.
4. Narumanchi, S.V.J., Amon, C.H., Murthy, J.Y., “Influence of Pulsating Submerged Liquid Jets on Chip-Level Thermal Phenomena”. Transactions of the ASME, 125 (3), 354-361, 2003.
5. Kercher, D.S., Lee, J.B., Brand, O., Allen, M.G., Glezer, A., “Microjet Cooling Devices for Thermal Management of Electronics”, IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 26 (2), 359-366, 2003.
6. Carlomagno, G.M., Ianiro, A., “Thermo-Fluid-Dynamics of Submerged Jets Impinging at Short Nozzle-To-Plate Distance: A Review”, Experimental Thermal and Fluid Science, 58, 15-35, 2014.
7. Argus, E., Rady, M.A., Nada, S.A., “A Numerical Investigation and Parametric Study of Cooling An Array of Multiple Protruding Heat Sources by A Laminar Slot Air Jet”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 28, 787-805, 2006.
8. Popovac, M., Hanjalic, K., “Large-Eddy Simulation of Flow Over A Jet-Impinged Wall Mounted Cube in A Cross Stream”, International Journal of Heat and Fluid Flow, 28 (6), 1360-1378, 2007.
9. Yang, Y.T., Hwang, C.H., “Numerical Simulations on the Hydrodynamics of A Turbulent Slot Jet on A Semi-Cylindrical Convex Surface”. Numerical Heat Transfer, 46, 995-1008, 2004.
10. Karabulut, K., Alnak, D.E., “Değişik Şekilde Tasarlanan Isıtılmış Yüzeylerin Hava Jeti Çarpmalı Soğutulmasının Araştırılması”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26 (1), 88-98, 2020.
11. Karabulut, K., “Heat Transfer Improvement Study of Electronic Component Surfaces Using Air Jet Impingement”, Journal of Computational Electronics, 18, 1259-1271, 2019.
12. Mushatat, K.S., “Analysis of the Turbulent Flow and Heat Transfer of the Impingement Cooling in A Channel with Cross Flow”, Engineering Science, 18 (2), 101-122, 2007.
13. Tepe, A.Ü., “Numerical Investigation of a Novel Jet Hole Design for Staggered Array Jet Impingement Cooling on A Semicircular Concave Surface”, International Journal of Thermal Sciences, 162, 106792, 2021.
14. Belarbi, A.A., Beriache, M., Bettahar, A., “Experimental Study of Aero-Thermal Heat Sink Performances Subjected to Impinging Air Flow”, International Journal of Heat and Technology, 36 (4), 1310-1317, 2018.
15. Leena, R., Syamkumar, G., Prakash, M.J., “Experimental and Numerical Analyses of Multiple Jets Impingement Cooling for HighPower Electronics”, IEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technology, 8 (2), 210-215, 2018.
16. Wang, S.J., Mujumdar, A.S., “A Comparative Study of Five Low Reynolds Number k–ε Models for Impingement Heat Transfer”, Applied Thermal Engineering, 25, 31-44, 2005.
17. Saleha, N., Fadela, N., Abbes, A., “Improving Cooling Effectiveness by Use Chamfers on the Top of Electronic Components”, Microelectronics Reliability, 55, 1067-1076, 2015.
18. Kılıç, M., Çalışır, T., Başkaya, Ş., “Experimental and Numerical Study of Heat transfer from A Heated Flat Plate in A Rectangular Channel with An Impinging Air Jet”, Journal of Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39 (1), 329-344, 2017.

APA	KARABULUT K, Alnak D (2021). Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. , 37 - 49.
Chicago	KARABULUT KORAY,Alnak Dogan Engin Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. (2021): 37 - 49.
MLA	KARABULUT KORAY,Alnak Dogan Engin Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. , 2021, ss.37 - 49.
AMA	KARABULUT K,Alnak D Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. . 2021; 37 - 49.
Vancouver	KARABULUT K,Alnak D Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. . 2021; 37 - 49.
IEEE	KARABULUT K,Alnak D "Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi." , ss.37 - 49, 2021.
ISNAD	KARABULUT, KORAY - Alnak, Dogan Engin. "Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi". (2021), 37-49.

APA	KARABULUT K, Alnak D (2021). Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. Tesisat Mühendisliği, 2021(183), 37 - 49.
Chicago	KARABULUT KORAY,Alnak Dogan Engin Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. Tesisat Mühendisliği 2021, no.183 (2021): 37 - 49.
MLA	KARABULUT KORAY,Alnak Dogan Engin Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. Tesisat Mühendisliği, vol.2021, no.183, 2021, ss.37 - 49.
AMA	KARABULUT K,Alnak D Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. Tesisat Mühendisliği. 2021; 2021(183): 37 - 49.
Vancouver	KARABULUT K,Alnak D Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi. Tesisat Mühendisliği. 2021; 2021(183): 37 - 49.
IEEE	KARABULUT K,Alnak D "Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi." Tesisat Mühendisliği, 2021, ss.37 - 49, 2021.
ISNAD	KARABULUT, KORAY - Alnak, Dogan Engin. "Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi". Tesisat Mühendisliği 2021/183 (2021), 37-49.