Isı Transferi #10 | Kanatçıklı Yüzeyler: Kanatçık Denklemi, Kanatçık Verimi ve Etkinliği, Soğutucu

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste ince bir telin plastik kılıfla nasıl serinlediğini gördük: kılıf dış yüzeyi büyüttü. Bu derste yüzeyi bilerek büyütüyoruz: kanatçıklar. Newton'un soğuma yasasına göre atılan ısı, ısı taşınım katsayısı çarpı alan çarpı sıcaklık farkı; katsayıyı büyütmek fan ya da pompa ister, sıcaklık farkı çoğu zaman elimizde değildir, geriye alan kalır. Açılışta 3D animasyonda 80 °C'lik bir bloğun üstünde alüminyum bir soğutucu var, oda havası 20 °C. Kanatçıksız düz plaka yalnızca 12 W atıyor; 5 cm'lik 10 kanatçıkla yaklaşık 120 W. Kanatçıkları iki kat uzatınca ısı iki katına çıkar mı? 10 cm'de yaklaşık 190 W, 20 cm'de yaklaşık 240 W: kanatçığın ucu soğudukça eklenen boy az ısı atıyor. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Kanatçık denklemi: kanatçığın içinden ince bir dilim; giren iletim = çıkan iletim + yüzeyden kaçan taşınım. Sıcaklık farkı kanatçık boyunca düşer; ne kadar hızlı düştüğünü kanatçık parametresi söyler: m = √(h p / (k A_c)) - Çözümler: çok uzun kanatçıkta uç havaya iner, ısı √(h p k A_c) · θ_b; yalıtılmış uçta bu ısı tanh(mL) ile çarpılır (tanh 1 = 0.76, tanh 2 = 0.96); uç sıcaklığı θ_b / cosh(mL); uç yüzeyi için düzeltilmiş boy L_c = L + t/2 - Örnek kanatçık: alüminyum (k = 200), 2 mm kalınlık, 10 cm genişlik, h = 20, taban 80 °C, hava 20 °C. Çevre ≈ 0.2 m, kesit 0.0002 m²; m = √(4 / 0.04) = 10 1/m; √(h p k A_c) = 0.4 W/°C; çok uzun kanatçık en fazla 24 W - Boy: 5 cm → 11.1 W (uç 73.2 °C); 10 cm → 18.3 W (uç 58.9 °C); 20 cm → 23.1 W (uç 35.9 °C). Boyu iki katına çıkarmak ısıyı iki katına çıkarmıyor; mL ≈ 1 sınırın %76'sı, mL = 2.5 %99. Düzeltilmiş boy 10.1 cm: 18.4 W - Kanatçık verimi: gerçek ısı / bütün kanatçık taban sıcaklığında olsaydı atacağı ısı: 11.1 / 12 = 0.925; 18.3 / 24 ≈ 0.76; 23.1 / 48 ≈ 0.48 (yalıtılmış uçta tanh(mL) / mL) - Kanatçık etkinliği: kanatçıklı ısı / kanatçıksız ısı (kanatçığın oturduğu taban alanı): 0.24 W'a karşı 46, 76; çok uzun kanatçıkta √(k p / (h A_c)) = 100. Aynı kanatçık suda (h = 2000) yalnızca 10: kanatçık, katsayısı düşük olan hava tarafına konur (radyatör). Pratikte etkinlik en az 2 olmalı - Bütün soğutucu: 10 × 11.1 = 111 W + aradaki taban 9.6 W = 120.6 W; düz plakanın yaklaşık 10 katı. 10 cm'de 192.6 W, 20 cm'de 240.6 W (dört kat alüminyum, verim %48). Çok sık kanatçık havayı sıkıştırır; kanatçıklar tek parça döküm ya da ekstrüzyonla yapılır - Üç klasik tuzak: kanatçık uzadıkça hep daha iyi sanmak, verimle etkinliği karıştırmak, kanatçığı yanlış tarafa koymak Bölümler: 0:00 Geçen ders ve bugün 0:38 Kanatçığı uzatmak işe yarar mı? 1:24 Kanatçık denklemi 2:19 Çözümler: uzun kanatçık ve yalıtılmış uç 3:21 Soğutucumuzdaki bir kanatçık 4:26 Boy ne kadar olmalı? 6:30 Kanatçık verimi 7:31 Kanatçık etkinliği 8:56 Bütün soğutucu 10:15 Üç tuzak 10:46 Özet: ilk 10 ders tamam Bu dersle Isı Transferi serisinin ilk 10 dersi tamamlandı: ısının üç yolu, iletim denklemi, ısıl direnç ağları, borular ve kanatçıklar. Sıradaki derslerde yaygın geometrilerdeki iletimi ve zamanla değişen, geçici ısı iletimini göreceğiz. Kaynak kitap: Yunus A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — Bölüm 3-6 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Makine, Elektrik-Elektronik, Kimya, Enerji ve İnşaat Mühendisliği öğrencileri için Isı Transferi serisinin onuncu dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.