MİNİ İĞNE KANATÇIKLI BİR ISI ALICISININ ISIL PERFORMANSININ SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Bahadır Gemicioğlu; Ahmet Pekcan; Tolga Demircan

doi:10.17780/ksujes.1172215

EN TR

NUMERICAL INVESTIGATION OF THE THERMAL PERFORMANCE OF A MINI PIN FIN HEAT SINK

Abstract

In this study, the cooling of a mini pin finned heat sink in a channel is numerically investigated. In this context, different analyzes were made for square, pentagonal and hexagonal fin geometries, Reynolds number 500-1800, air inlet temperature 298-304 K, heat flux 5000-30000 W/m2 and fin height 2-8 mm. In this way, the effects of changes in many different parameters such as fin geometry, Reynolds number, heat flux, fluid inlet temperature, fin height, fin arrangement on heat transfer were investigated together. As a result, it has been determined that the geometry with hexagonal fins has better thermal performance than the other geometries examined. It was observed that the increase in Reynolds number and fin height increased the heat transfer coefficient. It was determined that increasing the air inlet temperature negatively affected the heat transfer. It has been observed that the change in the distance between the fins affects the heat transfer, and when this distance is 2 mm, optimum thermal performance is achieved.

Keywords

MİNİ İĞNE KANATÇIKLI BİR ISI ALICISININ ISIL PERFORMANSININ SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Öz

Bu çalışmada bir kanal içerisinde bulunan mini pim kanatçıklı bir ısı alıcısının soğutulması sayısal olarak incelenmiştir. Bu kapsamda kare, beşgen ve altıgen kanatçık geometrileri için, Reynolds sayısının 500-1800, hava giriş sıcaklığının 298-304 K, ısı akısının 5000-30000 W/m2 ve kanatçık yüksekliğinin ise 2-8 mm aralıklarında farklı analizler yapılmıştır. Bu sayede kanatçık geometrisi, Reynolds sayısı, ısı akısı, akışkan giriş sıcaklığı, kanatçık yüksekliği, kanatçık dizilimi gibi birçok farklı parametrenin değişiminin ısı transferi üzerindeki etkileri birlikte incelenmiştir. Sonuç olarak altıgen kanatçığa sahip geometrinin incelenen diğer geometrilere oranla daha yüksek ısıl performans gösterdiği tespit edilmiştir. Reynolds sayısının ve kanatçık yüksekliğinin artışının ısı transfer katsayısını artırdığı tespit edilmiştir. Hava giriş sıcaklığının artırılmasının ise ısı transferini olumsuz etkilediği belirlenmiştir. Kanatçıklar arası mesafenin değişiminin ısı transferini etkilediği, bu mesafenin 2 mm olduğu durumda ise optimum ısıl performans sağlandığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Cao, X., Liu, H., Shao, X., & Shi, H. (2022). Experimental and numerical ınvestigation on the heat transfer enhancement for mini-channel heat sinks with tessellated fins. Applied Thermal Engineering, 211, 118353. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.118353
Chin, S., Foo, J., Lai, Y., & Yong, T. (2013). Forced convective heat transfer enhancement with perforated pin fins. Heat and Mass Transfer, 49, 1447–1458. https://doi.org/10.1007/s00231-013-1186-z
Çengel, Y. A. (2004). Heat transfer a practical approach. (2nd ed.). New York:McGraw-Hill. Çengel, Y. A., & Cimbala J. M. (2006). Fluid mechanics fundamentals and applications. (3rd ed.). New York :McGraw-Hill.
Foong, A. J. L., Ramesh, N., & Chandratilleke, T. T. (2009). Laminar Convective Heat Transfer in a Microchannel with Internal Longitudinal Fins. International Journal of Thermal Sciences, 48, 1908–1913. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2009.02.015
Ghani, I. A., Sidik, N. A. C., Mamat, R., Najafi, G., Ken, T. L., Asako, Y., & Japar, W. M. A. A. (2017). Heat transfer enhancement in microchannel heat sink using hybrid technique of ribs and secondary channels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 114, 640–655. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.06.103
Güder, T.B. (2021). Farklı geometrilerdeki mikro kanatçık ısı emicili anakart işlemci modelinin soğutulmasının sayısal analizi. Yüksek Lisans Tezi. Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendislği Anabilim Dalı, Sivas 91s.
Incropera, P.F., Dewitt, P. D., Bergman, L. T., & Lavine, S. A. (2007). Fundementals of heat and mass transfer. (6th ed.). NJ: John Wiley & Sons, Hoboken.
Khonsue, O. (2018). Enhancement of the forced convective heat transfer on mini pin fin heat sinks with micro spiral fins. Heat Mass Transfer, 54, 563-570. https://doi.org/10.1007/s00231-017-2159-4

Kotcioglu, I., Caliskan, S., & Baskaya, S. (2011). Experimental study on the heat transfer and pressure drop of a cross-flow heat exchanger with different pin–fin arrays. Heat Mass Transfer, 47, 1133-1142. https://doi.org/10.1007/s00231-011-0779-7
Kutlu, Y. (2019). Bir kanal içindeki mini pim kanatçıklı ısı kaynağından olan zorlanmış taşınımla ısı transferinin nümerik olarak incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Ankara 141s.
Moradikazerouni, A., Afrand, M., Alsarraf, J., Wongwises, S., Asadi, A., & Nguyen, K. (2019). Investigation of a computer cpu heat sink under laminar forced convection using a structural stability method. International Journal of Heat and Mass Transfer, 134, 1218-1226. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.02.029
Naphon, P., & Khonseur, O. (2009). Study on the convective heat transfer and pressure drop in the micro-channel heat sink. International Communications in Heat and Mass Transfer, 36, s. 39–44. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2008.09.001
Pan, Y., Zhao, R., Nian, Y., & Cheng, W. (2022). Study on the Flow and Heat Transfer Characteristics of Pin-Fin Manifold Microchannel Heat Sink. International Journal of Heat and Mass Transfer, 183, 122052. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.122052
Yeşildal, F. (2017). Dikdörtgen ve altıgen kanatçıklı ısı alıcılarla ısı ve akış karakteristiklerinin deneysel ve teorik analizi. Yüksek Lisans Tezi. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendislği Anabilim Dalı, Erzurum 156s.
Zhao, J., Huang, S., Gong, L., & Huang, Z. (2015). Numerical study and optimizing on micro square pin-fin heat sink for electronic cooling. Applied Thermal Engineering, 93, 1347-1359. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.08.105

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliği

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Bahadır Gemicioğlu ^*
0000-0001-8403-1848
Türkiye

Ahmet Pekcan
0000-0002-8438-507X
Türkiye

Tolga Demircan
0000-0003-4805-6428
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

3 Haziran 2023

Gönderilme Tarihi

7 Eylül 2022

Kabul Tarihi

19 Aralık 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 26 Sayı: 2

DOI

https://doi.org/10.17780/ksujes.1172215

IZ

https://izlik.org/JA68UG28RR

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Gemicioğlu, B., Pekcan, A., & Demircan, T. (2023). MİNİ İĞNE KANATÇIKLI BİR ISI ALICISININ ISIL PERFORMANSININ SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(2), 395-407. https://doi.org/10.17780/ksujes.1172215