Numerical Investigation of the Effects of Channel Geometry on Heat Transfer in a Mini Channel with Narrowing and Expanding Geometry

Abstract

Bu çalışmada yüksek sıcaklıklara ulaşan yüzeylerin soğutulması için kullanılan mini kanallı bir ısı alıcısının soğutma performansı incelenmiştir. Bu mini kanalın kanal uzunluğu boyunca kesit alanı değiştirilerek, düz kanal, daralan-genişleyen kanal ve genişleyen-daralan kanal olmak üzere üç ana kanal geometrisi belirlenmiştir. Ayrıca bu ana model geometrilerinde genişleme ve daralma açıları değiştirilerek farklı bölme sayısına sahip alt geometrik modeller oluşturulmuştur. Reynolds sayısı 500-2000 aralığında, bölme adeti de 3-12 aralığında değiştirilerek analizler yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, tüm model geometrilerinde akışın Reynolds sayısının artması ile ısı transferinin arttığı gözlemlenmiştir. Bölme sayısının artışı ile hem daralan-genişleyen hem de genişleyen-daralan kanal tiplerinde Nusselt sayısının artış gösterdiği, dolayısıyla kanalın sahip olduğu bölme sayısının artırılması ısı transferini olumlu yönde etkilediği gözlemlenmiştir. Daralan-genişleyen kesite sahip kanal tipinde diğer kanal tiplerine oranla daha yüksek Nusselt sayıları elde edilmiştir. Daralan-genişleyen kesite sahip modelin sonuçları düz kanal tipi ile kıyaslandığında, Nusselt sayısının ve termal performans faktörünün sırasıyla yaklaşık %50 ve %100 kadar artış gösterdiği görülmüştür. Dolayısıyla incelenen parametre aralığında daralan-genişleyen kesite sahip mini kanal geometrisinin soğutma performansının incelenen diğer kanal geometrilere oranla daha yüksek olduğu söylenebilir.