Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

A novel approach to condensation modeling at the fin top of a grooved heat pipe

Oluklu bir ısı borusunun kanatçığındaki yoğuşmanın modellenmesinde yeni bir yaklaşım

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 572865 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Phase-change passive heat spreaders have the capability of carrying large amount of heat from the heat source to the heat sink creating a small temperature difference. Therefore, they are widely used in electronic cooling. One common type of the passive heat spreaders is the heat pipes. The liquid flow inside a heat pipe is driven by the capillary pressure gradient created by the wick structures on the inner wall, which may be in the form of grooves, sintered grains or wire meshes. In the literature, grooved heat pipes are the most studied ones for modeling and experimental purposes due to their relatively simple geometry and ease of manufacturing. During the operation of a grooved heat pipe, continuous thin film condensation occurs on the fin top surfaces between the two consecutive grooves and the condensate flows into the grooves. Modeling the thin film condensation is crucial for an accurate estimation of grooved heat pipe performance. In the current study, a novel approach is developed to model the condensation and associated liquid flow in a fin-groove system. Conservation of mass and momentum equations, augmented Young-Laplace equation and Kucherov-Rikenglaz equation are solved simultaneously to calculate the film thickness profile. Differently from the numerical models in the literature, in this new approach, the fin-groove corner is kept inside the solution domain and the effect of disjoining pressure is taken into account. The results reveal that the disjoining pressure may become effective for some cases and creates a slope break in the free surface of the liquid at the fin-groove corner. The current study presents the first numerical model which resolves the corner region and shows the effect of disjoining pressure on the thin film condensation in a fin-groove system. Furthermore, a parametric study is performed and the effects of geometric and thermophysical parameters on the condensation performance are discussed. Lastly, the thin film condensation in non-perpendicular fin-grooves, where the grooves are not rectangular but have inclined walls, is investigated and the effect of fin-groove corner on the condensation is presented.

Summary:

Faz değişimli pasif ısı dağıtıcıları, yüksek miktarda ısıyı, ısı kaynağından ısı yutucuya düşük sıcaklık farkı yaratarak taşıma kabiliyetine sahiptir. Isı boruları, pasif ısı dağıtıcıların yaygın bir tipidir. Isı boruları içerisindeki sıvı akışı, ısı borularının iç duvarlarındaki oluklu, sinterli veya telli fitil yapıları tarafından oluşturulan kılcal basınç farkı sayesinde sağlanmaktadır. Oluklu ısı boruları, görece sade geometrisi ve üretim kolaylığı nedeniyle, literatürdeki sayısal ve deneysel çalışmalara en çok konu olan ısı borularıdır. Oluklu ısı borusunun çalışması sırasında, ardışık iki oluk (kanal) arasındaki kanatçık yüzeyinde sürekli olarak ince film yoğuşması meydana gelmekte ve yoğuşan sıvı kanalların içine akmaktadır. Bu ince film yoğuşmasını modellemek, doğru bir ısı borusu çalışma performansı tahmini yapabilmek için oldukça önemlidir. Mevcut çalışmada, bir kanatçık-kanal sistemindeki yoğuşmayı ve ilgili sıvı akışını modellemek için özgün bir yaklaşım geliştirilmiştir. Kütle ve momentumun korunumu denklemleri, genişletilmiş Young-Laplace denklemi ve Kucherov-Rikenglaz denklemi, film kalınlığı profilini hesaplamak için eş zamanlı olarak çözülmektedir. Literatürdeki modellerden farklı olarak, kanatçık-kanal köşesi çözüm bölgesi içine d\^{a}hil edilmiş ve ayrılma basıncının etkisi hesaba katılmıştır. Sonuçlar göstermektedir ki, ayrılma basıncı belli durumlarda etkili olmakta ve köşede, sıvı yüzeyinde \textit{eğim kırılımına} neden olabilmektedir. Mevcut çalışmada, kanatçık-kanal sistemindeki köşe bölgesini çözümleyen ve ayrılma basıncının ince film yoğuşması üzerindeki etkisini gösteren literatürdeki ilk sayısal model sunulmuştur. Ayrıca, geometrik ve termofiziksel parametrelerin yoğuşma performansı üzerindeki etkilerini tartışan bir parametrik çalışma yapılmıştır. Son olarak, dikdörtgen olmayan (eğik duvarlı) kanallara sahip kanatçık-kanal sistemlerindeki yoğuşma incelenmiş ve köşe açısının yoğuşmaya olan etkisi gösterilmiştir.