Eksenel kanatçıklı silindirlerden doğal taşınımla ısı transferi

Taşınımla ısı transferi akışkan bir ortam ile bir yüzey arasında gerçekleşir. Isı transferinin iyileştirilmesi için üç yöntem vardır. Bunlar; ısı transfer katsayısını arttırmak, ısı transfer yüzey alanını arttırmak ve ortamlar arasındaki sıcaklık farkını arttırmak olarak sıralanabilir. Bazen ısı transfer katsayısını veya ortamlar arasındaki sıcaklık farkını arttırmak olanaklı olmayabilir. Isı transferini arttırmak için ısı transfer yüzey alanını arttırmak en çok kullanılan yöntemdir. Bu yöntem elektrik ve elektronik uygulamalarında ve ısıtma sistemlerinde sıkça karşımıza çıkmaktadır. Doğal taşınım ile ısı transferi için Nusselt ve Rayleigh sayılarının aldığı değerlere göre yorumlar yapılır. Genellikle doğal taşınımda Ra108 değeri için ısı geçişinin laminer sınır tabaka içinde gerçekleştiği, Ra109 değeri içinse sınır tabakadaki hareketin türbülanslı olduğu kabul edilir. Doğal taşınım için 108 Ra109 aralığı geçiş bölgesidir. Deneyler doğal taşınım bölgesinde yapılmıştır. Bu çalışmada, yatay olarak yerleştirilen, alüminyum silindir üzerine eksenel olarak tutturulmuş dikdörtgen kesitli kanatçıklardan doğal taşınım ile ısı transferi incelenmiştir. Hesaplamalarda taşınım ile ısı transferinin yanı sıra ışınım ile ısı transferinin etkileri de dikkate alınmıştır. Deneyler farklı kanatçık boyutlarında, farklı kanatçık sayılarıyla ve farklı giriş güçlerinde tekrarlanarak ölçümler yapılmıştır. Deney sonuçları Nusselt sayısının Rayleigh sayısı ile değişimi olarak sunulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre kanatçıkların ısı transferini önemli ölçüde artırdığı görülmüştür. Örneğin, 30 mm kanatçık yüksekliğinde 6 adet eksenel kanatçığa sahip silindirde, düz silindire göre yaklaşık 3 kat ısı transferi artmıştır. Ayrıca ışınım ile ısı transferinin taşınım ile olan ısı transferi yanında azımsanamayacak kadar önemli olduğu belirlenmiştir. Kanatçısız silindirde ışınım ile gerçekleşen ısı transferinin toplam güce oranı, düşük güç değerinde % 49 gerçekleşirken güç değeri arttıkça % 43,4'e düştüğü belirlenmiştir.