Comprehensive modeling of heat and mass transport in a micropillar evaporator
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: GÖKSEL YUNCU
Danışman: ZAFER DURSUNKAYA
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İnce film buharlaşması ve kılcal sıvı akışı, tuz arındırmadan elektronik soğutmaya kadar birçok teknolojik uygulama için büyük öneme sahiptir. Hassas üretimi mümkün kılan gelişmeler sayesinde, pasif sıvı taşınımı ile beslenen mikrosütunlu buharlaştırıcılar büyük ilgi görmeye başladı. Günümüze kadar kılcal tasarımların optimize edilmesi için önemli çabalar harcanmış olsa da, sıvı-buhar arayüzündeki ve mikrosütunların etrafındaki akışta meydana gelen karmaşıklıklar sebebiyle konunun tamamı net bir şekilde anlaşılamamaktadır. Temel olarak, mikrosütunlu bir kılcal buharlaştırıcıdaki ısı transferi; kılcallık kaynaklı sıvı akışı, temas çizgisinin yakınında yoğunlaşan ince film buharlaşması ve termokapilerite kaynaklı Marangoni akışı gibi çeşitli arayüz fenomenlerini içeren bir problemdir. Bu çalışmada, sıvı akışı hücre ve cihaz seviyesinde enerji transferi ile birleştirilerek mikrosütunlu kılcal buharlaştırıcılardan buharlaşma için kapsamlı bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen model literatürdeki önceki deneylerle başarıyla doğrulanmıştır. Marangoni sayısı yeterince yüksek olduğunda, termokapiler konveksiyon nedeniyle sıvı-buhar arayüzünün altında sirkülasyon oluştuğu, ve bu akışın buharlaştırıcı sıcaklığını önemli derecede düşürdüğü tespit edilmiştir. Bu sıcaklık düşüşü, modelde termokapilerik fizik yok sayıldığında tanımlanamamakta ve modelin tahmini deneylerden önemli ölçüde sapmaktadır. Bu yüzden, mevcut çalışma mikrosütunlu kılcal buharlaştırıcılarda Marangoni akışının buharlaşma üzerinde şimdiye kadar keşfedilmemiş etkisini ortaya çıkarmaktadır. Önerilen modelleme yapısının, tüm arayüz fenomenlerini hesaba kattığı için mikro yapılı buharlaştırıcıların optimizasyonu için mühendislere yol göstereceğine inanılmaktadır.