Tek ve Çift Fazlı Akışlarda Ultrasonik Kavitasyon Etkili Direkt Daldırmalı Soğutma Tekniği Performansının İncelenmesi

Abstract

Daldırmalı soğutma tekniği temelinde yürütülen deneysel çalışmalar, kızdırma sıcaklığı, aşırı soğutulmuş kaynama ve doymuş kaynama sıcaklığı, yüzey malzemesi ve pürüzlülüğü, akışkan cinsi gibi parametrelerin havuz kaynamalı ve tek fazlı ısı transfer ve akış karakteristiği üzerindeki etkilerini anlama yönelik yapılmıştır. Ultrasonik kavitasyonun, tek ve çift fazlı daldırmalı soğutma uygulamalarında etkisi tam olarak belirlenememiş ve bu konuda yeterli bilgi havuzu oluşturulamamıştır. Literatürde, daldırmalı soğutma tekniği konusunda yapılan çalışmalar oldukça az sayıda olmakla birlikte, yapılan çalışmaların büyük bir kısmında çift fazlı (havuz kaynama, akış kaynama) durum incelenmiştir. Tek fazlı daldırmalı soğutma çalışmaları ise oldukça az sayıda ve sayısal metotları içermektedir. Diğer taraftan ultrasonik kavitasyon etkili soğutma performansı incelenen nadir çalışmalarda araştırmacıların fikir birliğine varamadığı görülmektedir. Geleneksel soğutma yöntemlerinde akışkan tahrik mekanizmalarının termal performansı arttırmak için kullanılan bir uygulama olduğu bilinmektedir. Ultrasonik kavitasyon bu tahrik yöntemlerinden birisidir. Hem tek fazlı hem de kaynama rejimindeki akışlarda ultrasonik kavitasyon oluşumu akış fiziğini değiştiren önemli bir fenomendir. Bu projede, tek ve çift fazlı daldırmalı soğutma sistemlerinde ultrasonik kavitasyonun soğutma performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla deneysel çalışma, ultrasonik ses dalgalarının varlığında (9,6 kHz, 14,4 kHz, 19,2 kHz, 24 kHz) ve ultrasonik manipülasyonun olmadığı durumlarda sürdürülmüştür. Ayrıca, ayrık ısı kaynaklarının yüzey (gömülü, 2 mm çıkıntılı, 4 mm çıkıntılı) ve konum konfigürasyonları değiştirilerek termal performans etkileri incelenmiştir. Hidrodinamik gözlemler yüksek hızlı kamera kullanılarak değerledirilmiş ve kaynama rejimleri incelenmiştir.