İçerisinde ayrık gözenekli ısı alıcılar bulunan bir kanalda nanoakışkan kullanımının ısı transferine etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında elektronik sistemlerin soğutulmasında nanoakışkan ve metal köpük ısı alıcıların kullanımının ısı transferine ve basınç kaybına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. CuO nanopartikülleri kullanılarak farklı kütlesel derişimlerde, katkılarda (Surfaktan ve partikül yüzeyine Ag atomu motifiye) ve partikül boyutunda hazırlanan toplamda 19 adet nanoakışkan ile (NA) çalışılmıştır. Nanoakışkan hazırlanmasında temel akışkan olarak saf su (TA) kullanılmıştır. Dört farklı kütlesel derişimlerde (%0.1, %0.5, %1.0 ve %2.0) hazırlanan CuO-H2O nanoakışkanları test edilmiş ve en uygun nanoakışkan derişiminin kütlece %0.1 olduğu tespit edilmiştir. Belirlenen bu nanoakışkanın ısı transfer miktarını daha da arttırabilmek amacıyla farklı derişimlerde surfaktan eklenmesi ve partikül yüzeyine farklı oranlarda Ag atomu motiflenmesi ile yeni nanoakışkanlar hazırlanmıştır Ayrıca, yüksek alan/hacim oranına sahip 10 PPI ve 40 PPI gözenek yoğunluğunda, Al-6101 metal köpük ısı alıcılar kullanılarak artan yüzey alanının ısı transferine etkisi temel akışkan ve belirlenen nanoakışkanlar için incelenmiştir. Çalışmada kanal içerisinde ısıtılan yüzeye 5 adet metal köpük ısı alıcı ayrık formda yerleştirilmiştir. Deneyler, sabit ısı akısının 3267 W/m2 ila 5400 W/m2 ve hacimsel debinin 17.6 L/h ila 76.5 L/h arasında değişen değerleri için yapılmıştır. Boş yüzeyde, NA16 (%0.1 CuO-H2O/%2 PEI), NA17 (%0.1 CuO-H2O-%0.03 Ag /%2 PEI) ve NA18 (%0.1 CuO-H2O-%0.05 Ag /%2 PEI) nanoakışkanlarının kullanımıyla taşınımla ısı transferi katsayısında temel akışkana göre elde edilen iyileştirme miktarı sırasıyla %2.66, %2.39 ve %5.23 olarak belirlenmiştir. İçerisinden temel akışkan geçirilen kanalda, 10 PPI ve 40 PPI metal köpük ısı alıcıların kullanımıyla taşınımla ısı transferi katsayısında boş yüzeye göre, elde edilen en yüksek iyileştirme miktarları sırasıyla %15.19 ve %16.47 olarak hesaplanmıştır. NA 16, NA 17 ve NA 18 nanoakışkanlarının 10 PPI ve 40 PPI metal köpük ısı alıcılarla ayrı ayrı kullanımında, taşınımla ısı transfer katsayısında elde edilen iyileştirme miktarı sırasıyla NA 16'da %37.01 ve %33.72, NA 17'de %39.19 ve %44.69, NA 18'de ise %35.75 ve %57.75 olarak belirlenmiştir. Çalışmada temel akışkana göre, en düşük yüzey sıcaklıkları NA 18 (%0.1 CuO-H2O-%0.05 Ag /%2 PEI) nanoakışkanı ve 40 PPI metal köpük ısı alıcı kullanımında elde edilmiştir.