Search

Elektronik ekipmanların çalışma performansını olumsuz etkileyen fazla ısının atılması gelişen teknoloji, artan güç ve küçülen boyutlar dolayısıyla önemli bir teknolojik problemdir. Bu kapsamda mini kanallı sıvı soğutmalı soğutucu bloklar üzerine araştırma çalışmaları giderek artmaktadır. Soğutucu blokların yüksek ısı transferi performansına sahip olması beklenirken işletim maliyetleri açısından basınç düşümünün en az seviyede olması istenmektedir. Bu durum soğutucu bloğun tasarımında geometrik yapının istenen performans kriterlerine göre optimizasyonunu gerektirmektedir. Bu çalışmada 100 W/cm2 ısı akısı üreten bir yonganın soğutulması için kullanılacak 20 mm x 20 mm taban yüzey alanına sahip mini kanallı su soğutmalı bir bloğun tasarımında yüksek ısı transferi ve düşük basınç kayıpları için üç farklı malzeme ile laminer ve türbülanslı akış koşulları altında optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmada Taguchi ortogonal matrisinden yararlanılarak farklı malzemeler ve farklı kanal boyutlarında tasarlanan mini kanallı soğutucunun performansı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak hesaplanmıştır. Optimizasyon değerlendirme ölçütü olarak basınç kaybı ve tabanda oluşan maksimum sıcaklığın en düşük olması göz önünde bulundurulmuştur. Her iki ölçütün birlikte değerlendirilmesi için Çok Yanıtlı Taguchi Analizinden yararlanılmıştır. Sıcaklık ve basınç kaybı değerlerine farklı ağırlık değerleri verilerek bulunan sonuçlar karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır. Ayrıca bu yönteme ek olarak yeni bir değerlendirme formu geliştirilmiştir. Bu tez Tübitak tarafından desteklenen 5160107 numaralı proje kapsamındaki çalışmalardan hazırlanmıştır. Excessive heat dissipation which adversely affects the working performance of electronic equipment, is an important technological problem due to developing liquidcooled mini-channel cooling blocks are gradually increasing. While it is expected that the cooling blocks is desired to have high heat transfer performance with a minimum pressure drop in terms of operating costs. This requires optimization of the geometric structure in the design of the cooling block according to the desired performance criteria. In this study, the design of a mini-channel water cooled block with a base surface area of 20 mm x 20 mm to be used for cooling a chip producing 100 W/cm2 heat flux, has been optimized under laminar and turbulent flow conditions with three different materials for high heat transfer and low pressure losses. The performance of the mini-channel cooling block, which is designed with different materials and different channel dimensions by utilizing the Taguchi orthogonal matrix, was investigated by using Computational Fluid Dynamics (CFD). As a criterion, the pressure loss and the maximum temperature at the base were taken into consideration. Since both criteria were taken into consideration, Multi Response Taguchi Analysis was used in the optimization. Temperature and pressure loss values were evaluated and optimized by the use of different weight values. In addition, a new assessment form was developed in addition to this method. This thesis is prepared from the studies within the scope of project number 5160107 supported by Tubitak. Magneti Marelli Mako

Elektronik ekipmanların çalışma performansını olumsuz etkileyen fazla ısının atılması gelişen teknoloji, artan güç ve küçülen boyutlar dolayısıyla önemli bir teknolojik problemdir. Bu kapsamda mini kanallı sıvı soğutmalı soğutucu bloklar üzerine araştırma çalışmaları giderek artmaktadır. Soğutucu blokların yüksek ısı transferi performansına sahip olması beklenirken işletim maliyetleri açısından basınç düşümünün en az seviyede olması istenmektedir. Bu durum soğutucu bloğun tasarımında geometrik yapının istenen performans kriterlerine göre optimizasyonunu gerektirmektedir. Bu çalışmada 100W/cm2 ısı akısı üreten bir yonganın soğutulması için kullanılacak 20mm x 20mm taban yüzey alanına sahip mini kanallı su soğutmalı bir bloğun tasarımında yüksek ısı transferi ve düşük basınç kayıpları için üç farklı malzeme ile optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmada Taguchi ortogonal matrisinden yararlanılarak farklı malzemeler ve farklı boyutlarda tasarlanan mini kanallı soğutucunun performansı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak hesaplanmıştır. Optimizasyon değerlendirme ölçütü olarak basınç düşümü ve tabanda oluşan maksimum sıcaklığın en düşük olması göz önünde bulundurulmuştur. Her iki ölçütün birlikte değerlendirilmesi için Çok Yanıtlı Taguchi Analizinden yararlanılmıştır. Sıcaklık ve basınç kaybı değerlerine farklı ağırlık değerleri verilerek bulunan sonuçlar karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır. Excessive heat dissipation which adversely affects the working performance of electronic equipment is an important technological problem due to developing technology, increasing power and reducing dimensions. In this context, researches on the liquid-cooled mini-channel blocks are increasing. While it is expected that the cooling blocks is desired to have high heat transfer performance with a minimum pressure drop in terms of operating costs. This requires optimization of the geometric structure in the design of the cooling block. In this study, the design of a mini channel water cooled block to be used for the cooling of a chip, has been optimized with three different materials for high heat transfer performance and low pressure losses. The performance of the mini-channel cooling block, which is designed with different materials and different channel dimensions by utilizing the Taguchi orthogonal matrix, was investigated by using Computational Fluid Dynamics (CFD). As a criterion, the pressure loss and the maximum temperature at the base were taken into consideration. Since both criteria were taken into consideration, Multi Response Taguchi Analysis was used in the optimization. Temperature and pressure loss values were evaluated and optimized by the use of different weight values.

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Son yıllarda, mikro kanallarda akış ve ısı geçişi karakteristikleri üzerine çok sayıdadeneysel ve teorik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar, bazen klasik bağıntılarlauyuşması bazen de onlarla ters düşmesi nedeniyle sonuçların tek anlamlılıktan nekadar uzak olduğunu açıkça göstermektedir. Bu tezde, esas olarak bu sapmalarınnedeni analiz edilecek ve tartışılacaktır. Bu deneysel çalışmaların kronolojik analiziyapıldığında, mikro kanallardan elde edilen deneysel veri ile geleneksel teoriarasındaki farklılığın azaldığını görmek mümkündür. Bu gerçek, mikro kanalınpürüzlülüğü ve geometrisinin daha iyi kontrolünün sonucu olan mikro üretimtekniklerindeki büyük gelişme ve yapılan deneysel testlerin doğruluğundaki artışlakısmen açıklanabilir. Bu nedenle, daha önceden yapılmış çalışmaların sonuçlarıbazen hatalarla dolu ve yanıltıcı olabilmektedir.Bu tezde, mikro kanallardaki akışta ısı taşınımı ve basınç kaybı üzerindeki ölçek vemikro etkileri rolünün, klasik teoriyle kanıtlanabilen, literatürde yayınlanan pek çokdeneysel sonuçla açıklanması hedeflenmektedir. Mikro ölçülerde ısı geçişi alanındakianalitik yöntemler ve karmaşık ölçüm tekniklerine dair son 5 yılda büyük ilerlemekaydedilerek, mikro kanal akışının anlaşılmasına büyük katkıda bulunulmuş vegeleneksel teorik modellerin hangi durumlarda mikro kanal akışındaki ısı geçişidavranışını doğru tahmin etmek için kullanılabileceğini belirlemede yardımcıolmuştur. Bu tezde sunulan, sürmekte olan birçok araştırma projesine dairtartışmalarla birlikte, ısı geçişi ve mikro kanal akışını içeren eserlerin bir özetidir.Teorik ve deneysel çalışmalar, hesap analizleri, daha yenilikçi modellemetekniklerinin bazılarının tanıtımı ve bunlara ait tüm önemli bulgular sunulmuş,karşılaştırılmış ve tartışılmıştır.Anahtar kelimeler: Mikro Kanallar, Mini Kanallar, Faz Dönüşümünde Isı Geçişi,Basınç Kaybı, Tek Faz, İki Faz, Isı Taşınımı, Ölçek etkisi, Mikro Etkiler. In the last years a large amount of experimental analyses have been addressed to thestudy of the fluid-dynamical and heat transfer characteristics of single-phase flows inmicro channels. These reviews show clearly how the results are far from univocal,sometimes agreeing with the classical correlations, at other times contradicting them.In this paper the main aspects which can be responsible for these deviations will beanalysed and discussed. From a chronological analysis of these experimental works itis possible to note that the discrepancy between the experimental obtained for microchannels and the predictions of the conventional theory is decreasing. This fact canbe partially explained by considering the dramatic improvements in micro fabricationtechniques with the consequent more appropriate control of the roughness andgeometry of the micro channel and with the increase in the accuracy of theexperimental tests made. For this reason the results of the older studies aresometimes fraught with errors and can be misleading.In this work the role played by the main scaling effects and micro-effects on thepressure drop and on the convective heat transfer for single-phase flows in microchannels will be analysed with the aim to explain that many experimental resultspublished in the open literature can be justified by using the conventional theory. Thetremendous progress over the past five years in sophisticated measurementtechniques and analytical methodologies in the area of micro scale heat transfer havegreatly added to the understanding of the phenomena unique to micro channel flowand has helped to clarify those situations where conventional theoretical models canbe used to accurately describe and predict the flow and heat transfer behavior inmicro channel flows. Presented here is a review of the published literature along withdiscussions of several ongoing research projects involving micro channel flow andheat transfer. Theoretical and experimental studies, computational analyses, adescription of some of the more innovative instrumentation techniques, andimportant findings from all of these are presented, compared and discussed.Key Words: Microchannels, Minichannels, Phase Change Heat Transfer, PressureDrop, Single-Phase, Two-Phase, Convection, Scaling Effects, Micro Effects.

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışma, mini kanallardaki ısı transferi olayının incelenmesi esasınadayanmaktadır. Mini kanallarda Helyum gazı ile yapılan bir soğutma prosesi konualınmıştır. Forschungszentrum Karlsruhe'de yürütülmekte olan HEBLO (HeliumBlanket Test Loop) projesi kapsamında yürütülen bu çalışma, bir füzyon reaktörünün15MW/m2' lik büyük ısı yükünü uzaklaştırmak için tasarlanan bir soğutucu parmağın(divertör) optimizasyonu ve termohidrolik simülasyonlarını içermektedir.Farklı sıcaklıklarda This study is based on the evaluation of heat transfer in minichannels. A coolingprocess with Helium in minichannels was considered due to this evaluation. Thisconcept consists of the optimisation and thermohydraulic simulations of a coolingfinger (divertor) which was designed to move a great heat load of 15MW/m2 fromfusion reactor. These experiments were done at the Forschungszentrum Karlsruhe(Germany). For different Helium temperatures, five different Helium mass flow rateswere measured ( for 4000C only four was possible). The datas of the thermocoupleswhich were positioned in the test section, were recorded and compared with thesimulation results obtained by using different turbulance models of STARCD tomake obvious if these models are reliable. Furtheremore, a simple geometrictemperature region model was also executed as a simple alternative of theseturbulance models to check the reliability.