FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/9782

Gözat

Yazar "10135715" ile FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Mikro Yapılı Yüzeylerde Gözenek Çaplarının Ve Girinti Aralıklarının Parametrik Olarak Çekirdekli Kaynama Üzerindeki Etkisinin Deneysel İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-01-19) İspir, Ali Can ; Onbaşıoğlu, Seyhan ; 10135715 ; Makina Mühendisliği ; Mechanical Engineering
    Kaynama en önemli faz değişim yöntemlerinden biri olup fiziksel yapısı oldukça karmaşıktır. Günümüzde enerji dönüşüm sistemlerinde, ısı pompalarından oluşan iklimlendirme sistemlerinde, elektronik soğutmasında ve buhar üretimi yapan ileri mühendislik yapıtlarında sıklıkla tercih edilmektedir. Sistemlerin enerji verimliliği açısından çeşitli kaynama ısı geçiş iyileştirme yöntemleri son yüzyılda birçok araştırmacının ortak çalışma konusu haline gelmiştir. Bu iyileştirme yöntemleri aktif ve pasif olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Dışardan bir etkinleştirme mekanizması ile kaynama ısı geçişine müdahale eden metodlar aktif yöntemler olarak, kaynama yüzey yapısı üzerinde bir takım değişimler yapan metodlar ise pasif yöntemler olarak incelenmektedir. Pasif yöntemlerin kapsamında olan kaynama ısı geçişi iyileştirme yöntemlerinden biri de yüzey üzerine girintili kavite ve tünellerin yapılandırılmasıdır. Bu yapılar gözle görülebilir mertebede olduklarında yüzeyde ısı geçiş alanını arttırmalarının yanı sıra çekirdekli kaynama ısı geçiş mekanizmalarını da doğrudan etkilemektedirler. Birçok çalışma çekirdekli kaynama mekanizmasında kaynama ısı geçiş performansını doğrudan etkileyen çekirdeklenme yoğunluğu, aktif çekirdeklenme bölgeleri sayısı, çekirdeklenme frekansı, sıvının emilimi, buhar kabarcıklarının yüzeyden tahliyesi gibi performans olguları üzerinde iyileştirme sağlayacak yüzey yapıları geliştirmeyi amaç edinmişlerdir. Çekirdekli kaynama ısı geçiş prosesinde buhar kabarcıkları yüzeyden uzaklaştırılırken yerlerine yeteri miktarda sıvı alınması en çok arzu edilen durumdur. Buhar kabarcıklarının yüzeyden uzaklaştırılamaması yüzey üzerinde kuruluğa ve kızdırma derecesinin ani artışına dolayısıyla ısı taşınım katsayısının düşümüne neden olurken fazla miktarda sıvının yüzeyde buhar kabarcığından boşalan yerlere hücum etmesi ısı akısını olumsuz yönde etkiler. Bu amaçla girintili kaviteli ve tünelli yapıların yanında doymuş sıvının veya kızgın buhar kabarcıklarının transportasyonu için gözenekli yapıların da kullanılması kaynama ısı geçişi için pozitif bir etki yaratmaktadır. Gözenekli yapılar bu bağlamda incelendiğinde yüzeye yeterli sıvı emilimi yapmak ve oluşan buhar kabarcıklarını yüzeyde birleşmelerinden önce yüzeyden uzaklaştırmak için uygun oldukları düşünülebilir. Bu çalışmada girintili tünelli ve gözenekli yapıların boyutları parametrik olarak deneysel incelemeye tabi tutulmuştur. 1,5 mm ya da 2,0 mm gözenek çapına, 2 mm, 3 genişliğine sahip 3 kaynama yüzeyi, 3 mm tünel genişliğine sahip gözeneksiz kaynama yüzeyi ve herhangi bir işleme bulunmayan düz kaynama yüzeyi üzerinde ısı akısı, yüzey kızdırma derecesi, ısı taşınım katsayısı, çekirdeklenme davranışlarının belirlenmesi amacıyla havuz kaynama deneyi yapılmıştır. Bu yüzeyler geometrik xxii ölçülerine göre adlandırılmıştır: 1.5G-2.0A-30-30, 1.5G-3.0A-30-30, 2.0G-2.0A-30-30, 3.0A-30-30 ve DUZ-30-30. G harfi gözenek çapını, A harfi tünel aralığını, son iki sayı ise incelenen yüzeyin kesit ölçülerini mm cinsten ifade etmektedir. Tasarlanan kaynama yüzeylerinin kaynamadaki ısı geçişini iyileştirmesi amacıyla gösterdikleri performans literatürde yer alan girintili kaviteli / tünelli ve gözenekli yapılarda yapılan çalışmalardaki sonuçlarla kıyaslanmıştır. En başarılı sonucu 1.5G-2.0A-30-30 yüzeyi göstermiştir. Bu yüzey üzerinde 120,91 kW/m2 ısı akısında yüzey kızdırma derecesi 7,4 C olarak ölçülürken, bu değer düz yüzey için 118,9 kW/m2’de 25,4 C’dir. Bu sonuç girintili tünelli ve gözenekli yapıların etkinliğini ön plana çıkarmaktadır. Kaynama eğrisinde görüleceği üzre yüksek sıcaklıklara çıkıldıkça geçiş ve film kaynama bölgelerinin rejimleri görülmeye başlar. Bu bölgelerde yüzey üzerinde buhar tabakası birleşerek bir buhar yastığı meydana getirir. Sıvı yüzeye ne kadar çok yayılırsa yani temas açısı ne kadar düşük olursa ve sıvıya temas eden sıcak yüzey ne kadar fazla olursa faz değişimi o kadar hızlı gerçekleşir. Havuz kaynamada ulaşılması mümkün olmayan yüzey kızdırma derecelerinde tasarlanan yüzeylerin yüksek sıcaklıkta ısıl performanslarını değerlendirme amacıyla su verme / damla düşüm deneyleri yapılarak yüzey üzerine damlayan damlacığın buharlaşma zamanı ölçülmüştür. TUBİTAK tarafından desteklenen “Buhar Kullanılan Cihazlarda Buhar Üretme ve Aktarma Sisteminin Enerji Verimliliğini Artırmaya Yönelik Tasarımı” adlı 115M403 nolu proje kapsamında incelenen ütü kaynama taban yüzeylerinin performansları ile kıyaslanmıştır. Bu karşılaştırmada ütü taban yüzeylerinden Alüminyum yüzey düşük yüzey sıcaklığında daha iyi sonuç verirken sıcaklık değeri arttıkça tasarlanan yüzeylerin performansları diğerlerinden daha üstün hale gelmiştir.