Toz metalurjisi ile üretilen gözenekli ısı alıcıların akış kaynama performansının deneysel incelenmesi

Bu tez çalışmasında mikrokanallı ısı alıcıları için gözenekli bakır plakalar üretilmiştir. Üretim sürecinde farklı boyutlara sahip bakır tozları kullanılmış ve toz metalurjisi adımları takip edilmiştir. Sinterleme sıcaklığı, süre, basınç ve toz boyutu arasındaki gözeneklilik seviyesini etkileyen parametrelerin belirlenmesi için Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılmıştır. Deneylerde 5 µm ve 50 µm boyutunda bakır tozları kullanılmış olup, tozlar kalıpta 50 ve 60 bar olmak üzere iki farklı basınçta sıkıştırılarak 700 ⁰C ve 900 ⁰C sıcaklıklarda 30 ve 60 dakika sinterlenmiştir. L8 ortogonal dizisi, Taguchi yönteminde en yüksek gözenekliliğe sahip yüzey hedeflenerek seçildi. Her tasarım parametresinin gözeneklilik üzerindeki etki oranları varyans analizi (ANOVA) ile belirlendi. Üretilen numunelerin mikroyapısı, termal ve mekanik özellikleri karşılaştırmalı olarak analiz edildi. Bu çalışma, geleneksel toz metalurjisi işlemiyle üretilen dikdörtgen kesitli paralel mikrokanallara sahip ısı alıcılarında akış kaynaması üzerine yeni bir deneysel çalışma sunmaktadır. Mikrokanallı ısı alıcıların boyutları 20 mm x 20 mm' dir. Testlerde kullanılan tüm ısı alıcıların kanal boyutları ve kanal sayıları aynıdır. Kaynama akış testleri, deiyonize su ile 238,2 ve 430,32 kg/m 2 s kütlesel akıda gerçekleştirildi. Akışkan, ısı alıcıya 80°C' de tamamen sıvı olarak girer. Testler sabit ısı akısı koşulları altında gerçekleştirilmiştir ve ısı akıları 46,5 ve 61,5 W/cm 2 'dir. Deneysel çalışmalar, en yüksek gözenekliliğe sahip soğutucudaki ısı taşınım katsayılarının, saf bakır ısı alıcıya göre yüzde 28 ile 33,3 daha yüksek olduğunu göstermiştir. Deneysel ısı taşınım katsayıları artan kütlesel akıyla artar ve artan ısı akısı ve buhar kalitesiyle azalır. Öte yandan gözenekliliği en yüksek olan ısı alıcısının basınç düşümü değerleri saf bakır soğutucuya göre bir buçuk kat daha fazla ölçüldü. Mevcut bağıntı ve literatür verileri ile karşılaştırılarak mikro ölçekte akış kaynaması ve ısı transferi konusundaki bilgiye katkı sağlama amacı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, elde edilen verilerin, endüstriyel uygulamalardan laboratuvar araştırmalarına kadar geniş bir yelpazede kullanılabilecek kapsamlı bir temel oluşturmasını hedeflenmiştir. Çalışma neticesinde hem akademik hem de endüstriyel bir perspektiften, mikrokanallı ısı alıcıları üzerine yapılan araştırmalara yeni bir bakış açısı getirmek amaçlandı.