Düz plakalı yüzeylerde yatay yönde sinüzoidal dalgalandırılmış kanatçıkların doğal taşınım ve ışınım ile ısı transferi etkilerinin deneysel incelenmesi

Günümüzde, havacılık, uçak ve kimyasal üretim tesislerindeki çeşitli ısı değiştiricilerinde ve özellikle elektronik devrelerin soğutulması gibi oldukça geniş bir alanda ısı transferi artırımı için kanatçıklar kullanılmaktadır. Enerjinin daha verimli kullanılması, makinaların ve elektronik cihazların yüksek performanslı çalışması açısından kanatçık tasarımı oldukça önemlidir. Literatürde kanatçık tasarımı üzerinde birçok araştırmalar yapılmıştır ve halende yapılmaktadır. Araştırmacılar son zamanlarda yeni tasarımlar üzerinde çalışmalara devam etmektedir. Bu çalışmada sabit yükseklikte, üç farklı periyotta (1, 2 ve 3), dört farklı genlik değerinde (1 mm - H/30, 2 mm - H/15, 3 mm - H/10 ve 5 mm - H/6) yatay yönde dalgalandırılmış sinüzoidal kanatçıkların doğal taşınım ile ısı transferine etkileri ışınımı da göz önüne alarak deneysel olarak belirlenmiş ve incelenmiştir Sinüzoidal kanatçıklar tez çalışması kapsamında tasarlanmış ve imal edilmiştir. Deneyler, düz plaka, dikdörtgen kesitli ve 12 adet sinüzoidal dalgalı kanatçıklı plakaların yukarı, yana ve aşağı bakar konumlarında (0˚, 90˚, 180˚), 8 farklı giriş güçlerinde (2.5-20 Watt) gerçekleştirilmiştir. Deneyler sırasında geçici rejim plaka taban sıcaklıkları ölçülmüş, ardından veri bilgisayarı ile kararlı rejim sıcaklık değerleri elde edilerek veriler indirgenmiştir. Toplamda 327 adet ayrı deney yaklaşık olarak 1100 saat içerisinde tamamlanmıştır. Işınım ile ısı transferi hesaplanırken şekil faktörü de göz önüne alınmıştır. Ayrıca ışınım ile ısı transferi hesabında ışınım yayma oranının 1 olarak kabul edilebilmesi için tüm kanatçıklar mat siyah anot kaplanmıştır. Deneysel veriler incelenirken doğal taşınım performansı açısından gösterge olarak Nusselt sayısı (Nu) kullanılmıştır. Elde edilen bulgulara göre kanatçıkların eklenmesi düz plakaya göre Nu değerlerini arttırdığı görülmektedir. Diğer sinüzoidal kanatçıklar içerisinde 1 periyotlu 2 mm (H/15) genlikli sinüzoidal kanatçığın dikdörtgen kesitli kanatçıklı plakaya göre daha yüksek Nu değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Fakat sinüzoidal dalgalı kanatçıklarda genlik arttıkça Nu değerlerinde bir azalmanın olduğu görülmüştür. Bunun sebebinin yüksek genliğin doğal taşınım hareketine engel olduğu bu nedenle de taşınımla ısı transferini azalttığı söylenebilir. Tüm oryantasyonlar için 1 periyotlu 2 mm (H/15) genlikli sinüzoidal dalgalı kanatçığın en yüksek Nu değerlerine sahip olduğu görülmüştür. Bu sonuca göre 1 periyotlu 2 mm genlikli sinüzoidal kanatçığın dikdörtgen kesitli kanatçığa göre sırası ile 0˚, 90˚, 180˚ konumlandırmada %32.65, %18.62 ve %29.80'e kadar varan Nu değerlerinde bir artış sağladığı görülmüştür. Elde edilen bulgulara göre kanatçık konumlandırmalarının Nu değerleri etkisi büyükten küçüğe sırası ile 0˚, 180˚ ve 90˚ olduğu saptanmıştır. Yatay (0˚) konumlandırmanın dikeye göre (90˚) daha verimli bir oryantasyon olduğu aşağı bakar (180˚) konumlandırmanın ise en verimsiz konumlandırma olduğu elde edilen sonuçlar arasındadır. Periyot ve genlik arttıkça ışınım ile gerçekleşen ısı transferi oranının arttığı görülmüştür. 3 periyotlu 5 mm (H/6) genlikli sinüzoidal dalgalı kanatçığın en yüksek ışınıma sahip , fakat en düşük Nu değerlerine sahip olduğu görülmüştür. Tüm sinüzoidal dalgalı kanatçıklardan gerçekleşen toplam ısı transferindeki ışınım oranının %37 ile %61 arasında değiştiği belirlenmiştir.