Bir tarafından ısıtılan gözenekli dirençli bir kanalda doğal taşınım

Taşınım ile ısı transferi doğal ve zorlanmış taşınım olarak ikiye ayrılır. Doğal taşınım mekanizması herhangi bir dış etki olmaksızın yalnızca sıcaklık farkının etkisi ile akışkan hareketine bağlı olarak meydana gelmektedir. Doğal taşınımın günlük hayatta farklı birçok şekli ile karşılaşılırken mühendislik uygulamalarında da geniş bir alanda incelenmekte ve iyileştirilmesi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada bir yüzeyinden ısıtılan ve diğer yüzeyleri yalıtılmış dikdörtgen kesitli dik bir kanal içerisine yerleştirilen üçgen ve yamuk geometrili açık gözenekli metal malzemelerin doğal taşınım ile ısı transferine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma akışkanı olarak hava seçilmiştir. Çalışma laminer akış şartlarında ve Rayleigh sayısının 1x105 ile 2x108 değerleri arasında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca ısıtma yüzeyi üzerine 10, 20 ve 30 ppi (pores per inch) değerine sahip açık gözenekli metal köpükler yapıştırılmıştır. Çalışmada geometrik parametreler, kanal geometrisi sabit tutulmuş ısıtma yüzeyine yerleştirilen metal köpüklerin yüksekliği 10; 15 ve 20 mm, görünüş oranı 0; 0,33 ve 0,66 olacak şekilde belirlenmiştir. Isıtma yüzeyinde sabit ısı akısı uygulanmış ısı akısının farklı değerlerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık ölçümleri kalibre edilmiş termal kamera ve ısıl çiftler yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Hız ölçümleri için ise PIV (Particle Image Velocimetry) tekniği kullanılmıştır. Deney sayısını kısıtlamak ve zamandan tasarruf yapılması için Design-Expert ticari programından yararlanılmıştır. Elde edilen bulgulara göre görünüş oranı a/b ve Rayleigh sayısı arttıkça ısı transferinin arttığı gözenek yoğunluğu arttıkça ısı transferinin azaldığı belirlenmiştir.