Optimize Edilmiş Isı Alıcıda Eğimli ve Çoklu Çarpan Jetle Isı Transferinde Isı ve Akış Özelliklerinin Sayısal Analizi
Abstract views: 13
/ 
PDF downloads: 8
Keywords:
Çoklu Çarpan Jet, Isı Transferinin İyileştirilmesi, Zorlanmış TaşınımAbstract
Çeşitli endüstri sektörlerinde sistemlerin çalışması sırasında oluşan ısının, sistem ömrü ve
performansı üzerinde olumsuz etkileri vardır. Bu nedenle sistemin devrede olduğu anlarda oluşan bu
ısının sistemden en kısa sürede uzaklaştırılması büyük önem kazanmaktadır. Bu amaçla kullanılan çarpan
hava jeti, kağıt kurutması, elektronik elemanların soğutulması, cam temperlenmesi ve gaz türbin
kanatlarının soğutulması gibi pek çok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. Bu çalışmada, daha önce
Taguchi L27(311) deney yöntemi ile optimize edilmiş dikdörtgen kanatçıklı ısı alıcının, açılı ve çoklu
çarpan jetle ısı transfer karakteristikleri incelenmiştir. Optimize edilerek elde edilen ısı alıcıda, sabit ısı
akısı ve ısı alıcı açısı (α=10°) etkisinde farklı lüle çapı, H/D mesafesi ve hız değerleri etkisinin sayısal
analizi gerçekleştirilmiştir. Analizler her biri dokuz nozullu üç farklı lüle çapında (d=25, 32, 40 mm), üç
farklı lüle-ısı alıcı mesafesinin lüle çapına oranında (H/D=6, 7, 8) ve beş farklı hız değerinde (V=5, 6, 7,
8, 9 m/sn) gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak; elde edilen veriler Nusselt-Reynolds grafikleri şeklinde
oluşturulmuş ve parametrelerin ısı transferine etkileri analiz edilmiştir. Nusselt sayısının artan boru çapı
ve Reynolds sayısıyla arttığı buna karşın Nusselt sayısının lüle ile ısı alıcı arasındaki mesafe arttıkça
azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Sabit ısı akısı ve ısı alıcı açısı değerlerinde, dikdörtgen kanatçıklı eğimli
ısı alıcıya ait en yüksek Nusselt sayısı, D=40mm olan lüle çapında, h/d=6 boyutsuz mesafesinde ve 9m/s
akış hızında hesaplanmıştır. Buna karşın en düşük Nusselt sayısı, D=25mm olan lüle çapında, h/d=8
boyutsuz mesafesinde ve 5m/s akış hızında hesaplanmıştır.
Downloads
References
Karabey, A.; Al-Ani, R.A.A. Numerical determination of cooling performance on heat sink using impingement jet. Duzce University Journal of Science and Technology 2023, 11(2), 977-989.
Karabey, A.; Bozdogan, D. Experimental Comparison of Heat and Flow Characteristics of Rectangular Finned Heat Sink and Flat Plate Using Single Nozzle Impingement Air Jet. Proceedings of CONV-22: International Symposium on Convective Heat and Mass Transfer, Izmir, Turkey, 5-10 June 2022, 589-596.
Culun, P.; Celik, N.; Pihtili, K. Effects of design parameters on a multi jet impinging heat transfer. Alexandria Engineering Journal 2018, 57 (4), 4255–4266.
Baghel, K.; Sridharan, A.; Murallidharan, J.S. Experimental and numerical study of inclined free surface liquid jet impingement. International Journal of Thermal Science 2020, 154, 106389.
Manay, E.; Şahin, B.; Dilek, E.F. Mikrokanallarda nanoakışkanların kullanımı. TMMOB MMO Mühendis ve Makine Dergisi 2012 53, 38-42.
Singhal, V.; Garimella, S.V. Induction electro hydrodynamics micropump for high heat flux cooling. Sensors and actuators A: Physical 2007, 134-2, 650-659.
Karabey, A.; Yakut, K. Analyzing the heat and flow characteristics in spray cooling by using an optimized rectangular finned heat sink. Heat Transfer Research 2024, 55(11), 19-34.
Yakut, R. Response surface methodology-based multi-nozzle optimization for electrospray cooling. Applied Thermal Engineering 2024, 236(1), 121914.
Kabakus, A.; Yakut, K. Optimization of finned heat sinks with electrospray cooling: Full factorial method. Heat Transfer Research 2024, 55(6), 47-64.
Yesildal, F.; Yakut, K. Optimization of the spray cooling parameters for a heat sink by The Taguchi Method. Atomization and Sprays 2017, 27(12), 1063-1075.
Tosun, C. Determination of Heat and Flow Characteristics of Mini Heat Sinks with Cascade Impingement Jet. Ph.D. Thesis, Atatürk University, Erzurum, Turkey, 2024. 13.
Maghrabie, H.M. Heat transfer intensification of jet impingement using exciting jets - A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2021, 139, 110684.
Karabey, A. Determination of Heat and Flow Characteristics of Impingement Jet for Heat Sink. Master Thesis, Atatürk University, Erzurum, Turkey, 2010.
Yildizeli, A.; Cadirci, S. Multi-objective optimization of multiple impinging jet system through genetic algorithm. International Journal of Heat and Mass Transfer 2020, 158, 119978.
Bhaumik, M.; Dhanawade, K.; Sur, A. A numerical model analysis on perforated aerofoil shaped pin fin arrays in heat dissipation enhancement, pressure drop and optimization. Materials Today Proceedings 2023, 92(2), 1319-1333.
Kim, T.; Jung, E.Y.; Bang, M.; Lee, C.; Moon, H.K.; Cho, H.H. (2022). Heat transfer measurements for array jet impingement with castellated wall. Journal of Turbomachinery 2022, 144(3), 031009.
Yang, X.; Wu, H.; Feng, Z. Jet impingement heat transfer characteristics with variable extended jet holes under strong crossflow conditions. Aerospace 2022, 9(1), 44.
Rabbani, G.; Singh, D. Large Eddy simulation of turbulent slot jet impingement on heated flat plate. In Recent Advances in Mechanical Engineering, Lectures Notes in Mechanical Engineering, Springer, Singapore, 2021, pp. 795–806.
Karabey, A.; Arvasi, S. Optimization of the design parameters using the Taguchi Method in inclined impingement multijet heat transfer with rectangular finned heat sink. Heat Transfer Research 2023, 54(10), 37-51.
Karabey, A.; Al-Ani, R.A.A.; Bozdogan, D. Experimental and numerical investigation of flow and heat transfer characteristics using impinging jet on optimized rectangular finned heat sinks. Heat Transfer Research 2022, 53(11), 61-77.
Guresci, K.; Yesildal, F.; Karabey, A.; Yakut, R.; Yakut, K. Numerical analysis with experimental comparison in duct flow using optimized heat sinks. Journal of Radiation Research and Applied Sciences 2018, 11(2), 116–123.
Jung, E.Y.; Park, C.U.; Lee, D.H.; Kim, K.M.; Woo, T.K.; Cho, H.H. Heat transfer characteristics of an angled array impinging jet on a concave duct. In Heat Transfer 2012, (PARTS A AND B ed., pp. 601-607). (Proceedings of the ASME Turbo Expo; Vol. 4, No. PARTS A AND B). American Society of Mechanical Engineers (ASME).
Jung, E.Y.; Park, C.U.; Lee, D.H.; Kim, K.M.; Cho, H.H. Effect of the injection angle on local heat transfer in a showerhead cooling with array impingement jets. International Journal of Thermal Science 2018, 124, 344–55.
Heo, M.W.; Lee, K.D.; Kim, K.Y. Parametric study and optimization of staggered inclined impinging jets on a concave surface for heat transfer augmentation. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications 2012, 61, 442–462.
Ravanji, A.; Zargarabadi, M.R. Effects of pin-fin shape on cooling performance of a circular jet impinging on a flat surface. International Journal of Thermal Science 2021, 161, 106684.
Lu, X.; Li, W.; Li, X.; Ren, J.; Jiang, H.; Ligrani, P. Flow and heat transfer characteristics of micro pin-fins under jet impingement arrays. International Journal of Heat and Mass Transfer 2019, 143, 118416.
Smith, A.H.; Bhavnani, S.H.; Knight, R.W. Promoting fountain behaviors with cone surface structures under impinging jets. Applied Thermal Engineering 2023, 232, 120888.
Nourin, F.N.; Amano, R.S. Heat transfer augmentation with multiple jet impingement cooling on dimpled surface for gas turbine blades. ASME Journal of Energy Resources Technology 2023, 145(2), 022101.
