Isı Transferi #08 | Isıl Temas Direnci ve Genelleştirilmiş Direnç Ağları: Termal Macun, Isı Köprüsü

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste ısıl direnci tanıdık ve sırayla geçilen katmanların dirençlerini topladık. Bu derste yönteme iki şey ekliyoruz: iki yüzeyin birbirine değdiği yerdeki gizli direnç ve ısının yan yana birkaç yoldan aynı anda geçtiği duvarlar. Açılışta 3D animasyonda bir bilgisayar işlemcisi ve üstüne bastırılan alüminyum soğutucu var. Temas yüzeyini 1000 kat büyütünce yüzeylerin pürüzlü olduğunu, yalnız tepe noktalarında değdiğini ve aralarında ince hava boşlukları kaldığını görüyoruz. Termal görünümde bu ince arayüzde 12.5 °C'lik bir sıcaklık sıçraması var; boşluklar termal macunla dolunca sıçrama küçülüyor. Kâğıttan ince bir macun tabakası işlemciyi kaç derece serinletir? Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Isıl temas direnci: ısı arayüzden iki yoldan geçer, değen tepelerden iletimle ve boşluklardaki havadan iletim ve ışınımla. Hava ısıyı çok kötü iletir, bu yüzden arayüz çok ince bir yalıtım katmanı gibi davranır ve sıcaklık orada sıçrar. Birim alan için temas direnci = 1 / ısıl temas iletkenliği (m²·°C/W); bütün arayüz için R = 1 / (h_c A) - Ne kadar büyük: bastırılmış iki alüminyum yüzey, h_c = 20000 → 1 / 20000 = 0.00005 m²·°C/W. Aynı direnci gösteren alüminyum kalınlığı 237 × 0.00005 = 0.01185 m, yani yaklaşık 1.2 cm. Metallerde önemlidir, yalıtım levhalarında ihmal edilir. Azaltmak için düzgün yüzey, sıkı bastırma, termal macun ya da yumuşak metal folyo - İşlemci: 100 W, temas yüzeyi 4 cm × 4 cm = 0.0016 m². Kuru temas (h_c = 5000): 5000 × 0.0016 = 8, direnç 1 / 8 = 0.125 °C/W, sıçrama 100 × 0.125 = 12.5 °C. Karşılaştırma: 5 mm alüminyum taban 0.005 / 0.3792 ≈ 0.0132 °C/W; arayüz yaklaşık 9.5 kat büyük. Termal macunla (h_c = 50000): 1 / 80 = 0.0125 °C/W, sıçrama 1.25 °C - Bütün yol: soğutucudan havaya 0.3 °C/W, kasa havası 25 °C. Kuru: 0.125 + 0.0132 + 0.3 = 0.4382 °C/W, kapak 25 + 43.82 ≈ 68.8 °C. Macunla: 0.3257 °C/W, kapak 25 + 32.57 ≈ 57.6 °C. Fark yaklaşık 11 °C - Paralel yollar: yan yana malzemelerde her yolda sıcaklık farkı aynıdır ve ısılar toplanır; 1 / R_top = 1 / R₁ + 1 / R₂. Örnek: 2 ve 6 °C/W → 0.5 + 0.167 ≈ 0.667 → 1.5 °C/W, en küçük dirençten bile küçük - Ahşap karkaslı duvar: her 60 cm'de bir 5 cm ahşap dikme, arada taş yünü, ikisi de 10 cm. 60 cm × 1 m şerit: dikme 0.1 / (0.12 × 0.05) ≈ 16.67 °C/W, taş yünü 0.1 / (0.035 × 0.55) ≈ 5.195 °C/W; paralel: 1 / 0.2525 ≈ 3.96 °C/W (yalnız taş yünü olsaydı 4.762) - Isı köprüsü: alanın yaklaşık yüzde 8'ini kaplayan dikmeler ısının yaklaşık yüzde 24'ünü taşır. İç yüzde h = 8, dış yüzde h = 25 ile toplam 0.2083 + 3.96 + 0.0667 ≈ 4.235 °C/W; 25 °C farkta şerit başına ≈ 5.9 W, dikmesiz ≈ 4.96 W: ısı köprüleri kaybı yaklaşık yüzde 19 artırır - Üç klasik tuzak: temas direncini alana bölmeyi unutmak, paralel dirençleri doğrudan toplamak, metal yüzeylerin temasını ihmal etmek Bölümler: 0:00 Geçen ders ve bugün 0:31 İşlemci ve soğutucu: gizli bir direnç 1:07 Isıl temas direnci 1:40 Bu direnç ne kadar büyük? 2:32 İşlemci: kuru temas ve termal macun 3:57 Bütün yol: işlemci kapağı kaç derece? 5:10 Paralel yollar 6:05 Ahşap karkaslı duvar 7:26 Isı köprüsü 8:16 Bütün duvar: taşınımla birlikte 9:24 Üç tuzak 10:10 Özet ve sıradaki ders Sıradaki derste düz duvardan borulara ve kürelere geçiyoruz; bir boruya yalıtım eklemenin ısı kaybını bazen artırabileceğini göreceğiz. Kaynak kitap: Yunus A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — Bölüm 3-2 ve 3-3 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Makine, Elektrik-Elektronik, Bilgisayar, İnşaat, Enerji ve Mimarlık öğrencileri için Isı Transferi serisinin sekizinci dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.