Mikrokanallarda akış ve ısı transferi
Fluid flow and heat transfer in microchannels
- Tez No: 238479
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, pratikte yaygın kullanım alanına sahip bazı temel mikrogeometri (dairesel, düzlemsel ve eşmerkezli halka kesite sahip mikrokanal) akışları teorik ve deneysel olarak incelenmiştir.Teorik aşama, seyrelme (Kn), viskoz yayılım (Br, Brq) ve doğal taşınım etkisini kapsayacak formda, sürekli akış (Kn=0) ve kaygan akış rejimi (0<Kn?0.1) bölgelerinde gerçekleştirilmiştir. İlgili korunum denklemlerine birinci mertebeden kayma hızı ve sıcaklık sıçraması sınır koşulu olarak yüklenmiştir. Mikrogeometri cidarlarında sabit ısı akısı ve sabit yüzey sıcaklığı olmak üzere iki farklı termal sınır koşulu öngörülmüştür. Uygulanan sınır koşuluna bağlı olarak mevcut korunum denklemleri analitik veya nümerik olarak çözülmüştür. Genel karakter olarak her bir mikrogeometri için Knudsen sayısının artışıyla Nusselt sayısının azaldığı belirlenmiştir. Benzer şekilde, viskoz yayılımın pozitif yönde artışıyla (akışkanın ısıtılması) Nusselt sayısının azaldığı, negatif yönde artışıyla (akışkanın soğutulması) Nusselt sayısının arttığı saptanmıştır. Doğal taşınımın ise Nusselt sayısına arttırıcı yönde bir katkı sağladığı belirlenmiştir.Deneysel aşamada, farklı kanal yüksekliklerine sahip (100-710µm) düzlemsel bir mikrokanal akışında, tam gelişmiş sürtünme direncinin ve viskoz yayılım düzeyinin kanal yüksekliği ve Reynolds sayısına bağlı davranışı incelenmiştir. Sürtünme davranışının %10'luk belirsizlik düzeyi içerisinde konvansiyonel değerle (Po=24) uyum içerisinde olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, mevcut geometrik parametreler ve akış koşulları için viskoz yayılımın ihmal edilebilir bir düzeyde olduğu saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, flows in some basic microgeometries (circular, planar and concentric annular microduct) which have an extensive usage area in practice are investigated theoretically and experimentally.The theoretical part covers the continuum flow (Kn=0) and slip flow regime (0<Kn?0.1) with the rarefaction (Kn), viscous dissipation (Br, Brq) and the natural convection effects. The first order velocity slip and temperature jump are applied to the governing equations as boundary conditions. Two different thermal boundary conditions are considered at the microgeometry walls: the constant heat flux and the constant wall temperature. According to the boundary condition, the governing equations are solved analytically or numerically. As a general character for each microgeometry, it is determined that the Nusselt number decreases with increasing Knudsen number. Similarly, the Nusselt number decreases with increasing viscous dissipation in the positive direction (the fluid heating case), while increases with increasing viscous dissipation in the negative direction (the fluid cooling case). It is disclosed that the natural convection had an aiding effect on the Nusselt number.In the experimental part, the behavior of the fully developed flow resistance and the viscous dissipation level with the channel height and Reynolds number are examined for microplane duct flow of different height (100-710µm). The friction behavior is found in a good agreement with the conventional value (Po=24) in a range of %10 uncertainty level. In addition, for the existing geometric parameters and flow conditions, the viscous dissipation is found to be in a negligible level.
Benzer Tezler
- Direct numerical simulation of liquid flow in a horizontal microchannel
Sıvı akışkanların düzlemsel mikro kanalda doğrudan sayısal simülasyonu
CENK EVREN KÜKRER
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
Y.DOÇ.DR. İLKER TARI
- Analysis of single phase convective heat transfer in microtubes and microchannels
Microtüplerde ve mikrokanallarda tek fazlı akışkanlarda konveksiyonla ısı transferi
BARBAROS ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF.DR. HAFİT YÜNCÜ
PROF.DR. SADIK KAKAÇ
- Effect of surface roughness in microchannels on heat transfer
Mikrokanallarda yüzey pürüzlülüğünün ısı transferine etkisi
METİN BİLGEHAN TURGAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. SADIK KAKAÇ
YRD. DOÇ. DR. ALMILA GÜVENÇ YAZICIOĞLU
- Farklı kanal geometrisine sahip ısı değiştiricilerde ısıl performansın incelenmesi
Investigation of thermal performance of heat exchangers with different channel geometries
SELÇUK KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL TEKE
- Experimental study on single phase flow and boiling heat transfer in microchannels at high flow rates
Yüksek akış debilerinde mikrokanallarda tek-fazlı akış ve kaynama ısı transferi üzerine deneysel çalışma
MEHMED RAFET ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOŞAR