Ultrasonik ses dalgası destekli daldırmalı soğutma tekniğinin ısı transferi karakteristiklerinin belirlenmesi

Bu doktora tez çalışmasında, daldırmalı soğutma sistemlerinde başta ultrasonik ses frekansı olmak üzere ısı kaynaklarının havuz içerisindeki konumu, çıkıntı miktarı ve ısı akısının tek fazlı doğal taşınım ve havuz kaynama ısı transferi üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Dört eş ısıtıcı ikişerli gruplar halinde 5 farklı kombinasyonda çalıştırılmıştır. Deneysel çalışma, çıkıntısız, 2 ve 4 mm çıkıntılı olmak üzere üç çıkıntı seviyesi için gerçekleştirilmiştir. Deneylerde, ultrasonik ses dalgası sabit genlikte ve 0-24 kHz aralığında uygulanmıştır. Isı kaynaklarına uygulanan ısı akısı 4 kW/m2 ile 166,66 kW/m2 aralığında değiştirilmiştir. İş akışkanı olarak PF-5060 dielektrik sıvısı kullanılmıştır. Deney sonuçlarına göre, ultrasonik ses dalgalarının tek fazlı doğal konveksiyonda ısı transferini olumlu yönde etkilediği görülmüştür. Düşük ısıl güçlerde, ses dalgalarının sıvı moleküllerini itici etkisi ile birlikte sıcak yüzeylerdeki akış sirkülasyonunu artırarak doğal konveksiyon ısı transferi katsayısında %107,49'a varan artış elde edilmiştir. Bütün çalışma durumlarında çıkıntı miktarının artışı ilave sıcak yüzey oluşturduğu için ısı tranfer katsayısının azalmasına neden olmuştur. Havuz kaynama rejiminde ise ultrasonik ses dalgası frekansının tek fazlı doğal konveksiyona kıyasla ayırt edici bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Bu durum, ultrasonik ses dalgası tahriki olmasa dahi, kaynama sırasında oluşan termal kabarcıkların mikro konveksiyon oluşturarak kararsız akışkan hareketleri ile karışım etkisini kuvvetlendirmesinden kaynaklanmıştır. Diğer taraftan aktif ısı kaynağının sıvı serbest yüzeyine ve birbirlerine göre konumunun kızdırma sıcaklığını etkilediği sonucuna varılmıştır. Çıkıntı miktarının ise kabarcık oluşumu ve kaldırma kuvvetleri doğrultusunda kabarcık hareketini engelleyici ekstra yüzey sağladığından dolayı kızdırma sıcaklığını arttırıcı etkide bulunmuştur.