Yıl: 2016 Cilt: 31 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 1422 - 7652 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Öz:
Bu çalışmada açık hücreli alüminyum köpükler ısı değiştirici formuna getirilip iki boyutlu ısı transferi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. 10, 20 ve 30 PPI (Number of Pores Per Inch) gözenek yoğunluklarına sahip açık hücre alüminyum köpükler sabit ısı akısı için ısı değiştiricinin kanatlarını oluşturmuştur. Alüminyum köpük üzerinde, X-Y düzleminde özellikle ısıtıcıya yakın bölgelerde sık olarak yerleştirilen ısıl çiftlerle sıcaklıklar ölçülmüştür. Elde edilen sıcaklıklar yardımıyla bütün yüzey üzerindeki sıcaklık dağılımı bulunmuştur. Grafikler, yüzey sıcaklıkları ve giriş sıcaklığı (?T) arasındaki farka dayalı olarak çizilmiştir. Ayrıca her üç ısı değiştirici için basınç düşüşü bulunmuştur. Sistem için iki boyutlu ısı transferi denklemleri sayısal olarak elde edilmiştir. Elde edilen denklemler merkezi fark yöntemi kullanılarak çözülmüştür.
Anahtar Kelime:

EXPERIMENTAL AND NUMERICAL ANALYSIS OF A TWO DIMENSIONAL HEAT TRANSFER ON OPEN CELL ALUMINUM FOAMS

Öz:
In this study, heat transfer was investigated in open cell aluminum foams formed into a heat exchanger experimentally and numerically as two dimensional. The open cell aluminum foams with pore density of 10, 20, 30 PPI were used as the heat exchanger fins formed for a constant heat flow. Temperatures were measured using thermocouples located on several points in the X-Y planes of the aluminum foams especially on areas near the heaters. The temperature distribution for the whole area was obtained from the measured temperatures,. The graphs were plotted based on the difference between the surface temperatures and the inlet temperature (?T). In aditıon for each of the three heat exchanger pressure drop was found. Two dimensional heat transfer equations for the system were derived in the numerical solution. Then the obtained equations were discretized by using the central difference method and finally solved.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Banhart, J., Aluminium Foams for lighter vehicles, International Journal of Vehicle Design, Cilt 37, No 2-3, 114-125, 2005.
  • 2. Boomsma, K., Poulikakos, D., Zwick, F., "Metal foams as compact high performance heat exchangers", Mechanics of Materials, Cilt 35, 1161-1176, 2003.
  • 3. Tamayol, J., Yeom, M., Akbari, M., Bahrami, L., "Reynolds number flows across ordered arrays of micro-cylinders embedded in a rectangular micro/ minichannel", International Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 58, 420-426, 2013.
  • 4. Nazari, M., Ashouri, M., Kayhani, M. Tamayol, H.A., "Experimental study of convective heat transfer of a nanofluid through a pipe filled with metal foam", International Journal of Thermal Sciences, Cilt 88, 33-39, 2015.
  • 5. Mancin, S., Zilio, C., Diani, A., Rossetto, L., "Experimental air heat transfer and pressure drop through copper foams", Experimental Thermal Fluid Science, Cilt 36, 224-232, 2012.
  • 6. Kim, S.Y., Paek J.W., Kang B.H., "Thermal Performance of aluminum-foam heat sinks by forced air cooling", IEEE Transactions on components and packaging technologies, Cilt 6, 262-267, 2003.
  • 7. Dukhan, N., Romes, P.D.Q., Ruiz, E.C., Reyes, M.V. Scott E.P., "One dimensional heat transfer analysis in open-cell 10-PPI metal foam", International Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 48, 5112-5120, 2005.
  • 8. Sertkaya, A.A., Ateş, A., Altınışık, K., Dinçer, K., "Experimental and Numerical Analysis of one Dimensional Heat Transfer on Open Cell Aluminum Foams", Gazi University Journal of Science, Cilt 28, No 1, 149-159, 2015.
  • 9. Doğan, A., Öney, B., "Alüminyum köpük ısı alıcılardan taşınımla ısı transferinin deneysel olarak incelenmesi", Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Cilt 29, No 1, 71-78, 2014.
  • 10. Babcsan, N., Meszaros, I. Hegman, N., "Thermal and Electrical Conductivity Measurements on Aluminum Foams", Materials Science & Engineering Technology, Werkstofftech, Cilt 34, 391-394, 2003.
  • 11. Sertkaya, A.A., Altınışık, K., Dinçer, K., "Experimental investigation of thermal performance of aluminum finned heat exchangers and open-cell aluminum foam heat exchangers", Experimental Thermal and Fluid Science, Cilt 36, 86-92, 2012.
  • 12. Kurtbas, I., Celik N., "Experimental investigation of forced and mixed convection heat transfer in a foam-filled horizontal rectangular channel", International Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 52, 1313-1325, 2009.
  • 13. Huisseune, H., Schampheleire, S.D., Ameel, B., Michel, D. P., "Comparison of metal foam heat exchangers to a finned heat exchanger for low Reynolds number applications", International Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 89, 1- 9, 2015.
  • 14. Chen, X., Tavakkoli, F., Vafai, K., "Analysis and characterization of metal foam-filled double-pipe heat exchangers", Numerical Heat Transfer, Part A, Cilt 68, 1031-1049, 2015.
  • 15. Schampheleirea, S.D., Jaeg era, P.D., Huisseunea, H., Ameela, B., T'Joena, C., Kerpela, K.D., Paepea, M.D., "Thermal hydraulic performance of 10 PPI aluminium foam as alternative for louvered fins in an HVAC heat exchanger", Applied Thermal Engineering, Cilt 51, No 1-2, 371-382, 2013.
  • 16. Mancin, S., Zilio, C., Diani, A., Rossetto, L., "Experimental air heat transfer and pressure drop through copper foams", Experimental Thermal and Fluid Science, Cilt 36, 224-232, 2012.
  • 17. Mancin, S., Zilio, C., Rossetto, L., Cavallini, A., "Foam height effects on heat transfer performance of 20 PPI aluminum foams", Applied Thermal Engineering, Cilt 49, 55-60, 2012.
  • 18. Schampheleire, S.D., Jaeger, P.D., Kerpel, K,D., Ameel, B., Huisseune, H., Paepe, M.,D., "Experimental study of free convection in opencell aluminum foam", Procedia Materials Science, Cilt 4, 359-364, 2014.
  • 19. İnternet: Open cell metal foam, www.m-pore.de, 2014.
  • 20. Hsieh, W.H., Wu, J.Y., Shih, W.H., ve Chiu, W.C. "Experimental investigation of heat transfer characteristics of aluminum-foam heat sink", International Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 47, 5149-5157, 2004.
  • 21. İnternet: Materials and Application Guide, http://www.ergaerospace.com/index.html, 2015. 22. İnternet: Flexible Isıtıcı, http://www.termobilim.com.tr/ termobilimkatalog.pdf, 2016.
  • 23. Ruiz, E.C., Modelling Of Heat Transfer in open cell metal foams, Master of Science in Mechanıcal Engineering, University Of Puerto Rıco Mayagüez Campus, 2004.
  • 24. Dukhan, N., Quinones-Ramos, P.D., Cruz-Ruiz, E., Velez-Reyes, M., Scott, E.P., "Onedimensional heat transfer analysis in open-cell 10-ppi metal foam", International Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 48, 5112-5120 2005.
  • 25. Weigand, B, Analytical Methods for Heat Transfer and Fluid Flow Problems, Second Edition, Springer Heidelberg New York Dordrecht London, 2015.
  • 26. Tzeng, S.C., Jeng, T. M., "Convective heat transfer in porous channels with 90-deg turned flow" International communications in heat and mass transfer, Cilt 49, 1452-1461, 2006.
  • 27. Patankar, S.V., Analytical Heat Transfer and Fluid Flow, New York, 1980.
  • 28. Sertkaya, A.A., The production of aluminum foam as heat exchanger & heat transfer modeling, PhD thesis, Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Natural and Applied Sciences, Selcuk University, Konya, Turkey, 2008.
APA SERTKAYA A, AKBABA B (2016). ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. , 1422 - 7652.
Chicago SERTKAYA AHMET ALİ,AKBABA Burak ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. (2016): 1422 - 7652.
MLA SERTKAYA AHMET ALİ,AKBABA Burak ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. , 2016, ss.1422 - 7652.
AMA SERTKAYA A,AKBABA B ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. . 2016; 1422 - 7652.
Vancouver SERTKAYA A,AKBABA B ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. . 2016; 1422 - 7652.
IEEE SERTKAYA A,AKBABA B "ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ." , ss.1422 - 7652, 2016.
ISNAD SERTKAYA, AHMET ALİ - AKBABA, Burak. "ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ". (2016), 1422-7652.
APA SERTKAYA A, AKBABA B (2016). ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(2), 1422 - 7652.
Chicago SERTKAYA AHMET ALİ,AKBABA Burak ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31, no.2 (2016): 1422 - 7652.
MLA SERTKAYA AHMET ALİ,AKBABA Burak ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.31, no.2, 2016, ss.1422 - 7652.
AMA SERTKAYA A,AKBABA B ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(2): 1422 - 7652.
Vancouver SERTKAYA A,AKBABA B ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2016; 31(2): 1422 - 7652.
IEEE SERTKAYA A,AKBABA B "ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31, ss.1422 - 7652, 2016.
ISNAD SERTKAYA, AHMET ALİ - AKBABA, Burak. "ALÜMİNYUM KÖPÜKLERDE İKİ BOYUTLU ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 31/2 (2016), 1422-7652.