Pürüzlü ve hareketli ısıtılmış plakaya çarpan jetin deneysel incelenmesi

Farklı geometriler, tasarım değişkenleri ve ısıl sınır şartları beraberinde farklı ısı transfer tekniklerini gündeme getirmiştir. Bu değişkenlerin detaylıca değerlendirilerek birbirleriyle olan ilişkilerinin incelenmesi ve bunun sonucunda optimum ısı transfer tekniğinin belirlenmesi kuşkusuz önemli mühendislik problemlerinden biri olmuştur Endüstriyel alanlarda yüksek soğutma oranı sağlayan ısı yönetim teknikleri incelendiğinde jetle soğutma tekniğinin ilk sıralarda geldiği görülmektedir. Bu yöntemde akışkan jetleri vasıtasıyla katı yüzeylerde ısı transferleri gerçekleştirilir. Jetle soğutma sistemleri gaz türbinlerinde uzun zamandır kullanılan ve kabul görmüş bir sistem olup, jet motorlu modern uçaklarda yüksek sıcaklıklara ulaşan yanma gazlarının ısıttığı türbin kanatlarının soğutulması, ayrıca cam levhaların temperlenmesi kâğıt ve tekstil ürünlerinin boyanması ve kurutulması, elektronik devre elemanlarının soğutulması gibi birçok endüstriyel alanda kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında farklı geometrik yüzey özelliklerine sahip hareketli yüzeylere çarptırılan hava jetinin çarpma plakası üzerindeki yerel ve ortalama ısı transferine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Kurulan deney düzeneğinde step motor vasıtasıyla sağlanan hareket ile akışkan çarptırılacak plakanın yönlendirilmesi sağlanmıştır. Taguchi deney tasarım metodu kullanılarak 18'e düşürülen deney sayısı ile 6 farklı Reynolds sayısı, 3 farklı lüle-levha arası mesafe, 3 farklı plaka hızı, 3 farklı strok değeri, 3 farklı geometrili lüle ağzı ve 3 farklı yüzey pürüzlülük durumu için deneyler yapılmıştır. Yüksek çözünürlüklü termal kamera ile alınan zamana bağlı yüzey sıcaklıkları, zamana bağlı ortalama Nusselt sayıları, sürekli rejime ulaşıldıktan sonra elde edilen yerel Nusselt sayıları ısı transferi sonuçları olarak sunulmuştur. Akabinde parametrelerin ısı transferindeki etkilerini belirleyebilmek için kıyaslamalı grafikler ve ANOVA test sonuçları sunulmuş ve değerlendirilmiştir. Sonuçlar Reynolds sayısının ısı transferini etkileyen en baskın parametre olduğunu göstermiştir. Lüle geometrisi ikincil önemli parametredir. Bunun ardından yüzey pürüzlülüğü, plakayı hareketlendirmek ve strok değerini değiştirmek gelmiştir. Son olarak en az etkili parametre lüle-levha arası mesafe olarak tespit edilmiştir.