Karışımlarla yüklü üniform olmayan yapıya sahip atımlı ısı borularının deneysel incelenmesi

Bu tez kapsamında, saf akışkanlar ve farklı hacimsel karışım oranlarında akışkanların ikili ve üçlü karışımlarıyla (ve/veya akışkan çiftleriyle) yüklenen üniform olmayan (tek bir döngüde değişken kesit alanına sahip) düz plakalı kapalı döngülü atımlı ısı borularında (FP-CLPHP) ısı transfer karakteristikleri ve akış olayları deneysel olarak incelenmiştir. Farklı hacimsel karışım oranları (MR), dolum oranları (FR), eğim açıları (IA), ısıl yük değerleri ve akışkan türleri için kapsamlı deneyler yapılmıştır. Ayrıca deneyler esnasında, ölçümlerle eş zamanlı olarak, yüksek hızlı kamera ile görüntü alınarak akış desenleri incelenmiş ve ilgili görüntüler fiziksel mekanizmanın irdelenmesinde kullanılmıştır. Deneyler kapsamında iki adet FP-CLPHP kullanılmıştır. Her bir ısı borusunda, bir döngüdeki paralel kanalların kesit değerleri birbirinden farklıdır. Bu tez, üç temel kısım olarak ele alınmıştır. Birinci kısımda, değişken paralel kanallara sahip (2mm x 2 mm ve 1 mm x 2 mm) atımlı ısı borusunun, farklı dolum oranı, karışım oranı ve eğim açısı koşulları altında deneysel incelenmesi yapılmıştır. İş akışkanı olarak etanol ve pentan ikili karışımları kullanılmıştır. Karışım oranındaki değişimin sonuçlar üzerinde önemli etkisi olduğu belirlenmiştir. E:P=1:3 formundaki iş akışkanı ile yüklü ısı borusu, hem düşük (FR=%30) hem de yüksek (FR=%60) dolum oranları için en iyi ısıl karakteristikleri sunmuştur. İkinci kısımda, birbirleri ile karışabilen ve karışamayan ikili akışkanlarla yüklenen üniform olmayan (2mm x 2 mm ve 1.5 mm x 2 mm) FP-CLPHP'nin, tek dolum oranında deneysel incelemesi yapılmıştır. İş akışkanı olarak hekzan, pentan ve metanolün tekil formları ve ikili karışımları kullanılmıştır. Farklı konumlarda (yatay ve dikey) ölçümler alınmıştır. Saf akışkanlar arasında, hekzan ve pentan benzer ısıl performans sunmuştur. Ancak metanol bu iki saf akışkana kıyasla daha iyi bir performans göstermiştir. MR=1:1 ve MR=4:1 için birbiriyle karışmayan akışkan çiftlerinin (metanol-hekzan ve pentan-metanol) ısıl performansı birbiriyle karışan akışkan çiftinin (hekzan-pentan karışımı) ısıl performansından daha yüksektir. En iyi ısıl performans, P:M=1:1 iş akışkanı ile yüklü ısı borusunda gözlemlenmiştir. Üçüncü kısımda ise üçlü karışımlarla yüklü asimetrik tasarımlı (2mm x 2 mm ve 1.5 mm x 2 mm) düz plakalı kapalı döngülü atımlı ısı borusunun, farklı dolum oranı, karışım oranı ve eğim açısındaki performansı deneysel olarak incelenmiştir. Su, metanol ve pentan olmak üzere üç akışkan dikkate alınmıştır. Her bir akışkanın saf hali de iş akışkanı olarak incelenmiştir. IA=90° konumunda, genel olarak, üçlü karışımlar saf akışkanlara kıyasla daha iyi ısıl performans göstermiştir. W:M:P=1:2:3 üçlü karışımı en yüksek ısıl performansı sunarken; en düşük ısıl performans W:M:P=1:0:0 (saf su) için elde edilmiştir. Her bir çalışma kapsamında, üniform olmayan kanallarda çalışma mekanizmasına etki eden dört önemli kuvvet tanımlanmıştır: (1) buharlaşma momentum kuvveti, (2) yüzey gerilme kuvveti, (3) kayma kuvveti ve (4) yer çekimi kuvveti.