Mikro Kanallarda Basınç Düşüşü ve Isı/Kütle Aktarımı:Taşınım Ile Isı-Kütle Aktarımı

Mikro Kanallarda Basınç Düşüşü ve Isı/Kütle Aktarımı:Taşınım ile Isı-Kütle Aktarımı



Makalenin birinci kısmında mikro kanallarda basınç düşüşü ve sürtünme katsayısı ile ilgili yayımlanmış çalışmaların özetleri verilmişti Bu makalede ise mikro kanallarda ısı/kütle aktarımı çalışmalarının bir değerlendirilmesi verilmiştir Isı aktarımı için önerilen bağıntılar ve makro kanal bağıntıları ile karşılaştırılması yapılmış ve incelenen önemli parametrelerin etkileri ile ilgili yayımlanmış eserlerin değerlendirilmesi verilmiştir

In the first part of the article, the literature review related to the pressure drops andfriction factors in micro channels was presented In this secondpart, a review on heat/mass transfer in micro channels is submitted An evaluation ofthe suggested correlations for micro channels, their comparison with the classical correlations ofmacro channels, and the effects ofthe important parameters investigated on heat/mass transfer are given


O Nuri ŞARA, Sinan YAPICI, M Emin ARZUTUĞ
Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü

Son zamanlarda mikro kanallarda ısı ve kütle aktarımı önemli bir ilgi alanı olmuştur Mikro sistemlerdeki teknolojik gelişmelere paralel olarak, mikro sistemlerde ısı ve kütle aktarımı karakteristiklerinin incelenmesi ön plana çıkmış ve bu konudaki çalışmalar artmıştır Mikro kanallarda taşınım ile ilgili çalışmalar, başlıca ısı aktarımı çalışmalarından ibaret olup, mikro kanal akışta kütle aktarımı ile ilgili yayımlanmış çalışmalara gelince, yazarların bilgisi dahilinde, Acosta vd [1] ve Kandikar ve Steinke [2] tarafından yapılan iki çalışmanın dışında başka çalışmaya rastlanmamıştır Bunlardan, Acosta vd [1] tarafından yapılan çalışmada dikdörtgen mikro kanalda kütle aktarımı elektro-kimyasal yöntem kullanılarak incelenmiştir Kanal yükseklikleri 02-05 mm ve Reynolds sayısı 1300-22000 aralığında olan bu çalışmada elde edilen sonuçlar ışığında, makro kanal eşitliklerinin mikro kanal için de kullanılabileceği belirtilmektedir

Kandikar ve Steinke [2] tarafından yapılan çalışma ise mikro kanal kütle aktarımının biyolojik sistemlere uygulanabilirliği ile ilgilidir Yayımlanmış eserlerde, mikro kanallarda taşınım prosesleri ile ilgili çalışmaların başladığı 1980 yılından itibaren yapılan çalışmalara ait derlemeler Morini [3], Sobhan ve Garimella [4], Hassan vd [5], Obot [6], Yener vd [49], Morini ve Lorenzini [50] ve Sobhanve Peterson [51] gibi araştırmacılar tarafından verilmiştir Mikro kanallarda ısı aktarımı sonuçları, geleneksel kanallarda olduğu gibi Nusselt sayısı şeklinde ifade edilmekte, makro kanal sonuçları ile karşılaştırılmakta ve çoğunlukla akış ile geometrik parametrelerinfonksiyonubiçiminde ilişkilendirilmektedir

Bu makalede mikro kanallar için yayımlanmış eserlerde verilen ısı aktarımı bağıntıları, bunların makro kanal bağıntılarıyla karşılaştırılması, ısı aktarımı ile ilgili çalışmaların özeti ve araştırmalarda dikkate alınan önemli parametrelerinetkilerininbirdeğerlendirilmesiveri l miştir

ISI AKTARIMI BAĞINTILARI VE YAYIMLANMIŞ ESER ÖZETLERİ

Tablo 1'de makro kanallarda laminer ve türbülanslı akış için yaygın şekilde kullanılan bağıntılar, Tablo 2'de ise mikro kanallarda ısı aktarımı için önerilen bağıntılar verilmiştir Mevcut bağıntıların karşılaştırılması da Şekil 1'de sunulmuştur Görüldüğü gibi mikro kanallar için farklı araştırmacılar tarafından verilen bağıntılar, hem kendi aralarında hem de makro kanal bağıntıları ile karşılaştırıldığında farklılıklar sergilemektedirler Laminer akış ele alındığında ve geleneksel kanallar ile karşılaştırıldığında, genel olarak Nusselt sayısının Reynolds sayısına bağlılığında ve Nusselt sayısının kanal boyutu ile değişiminde farklılıklar görülmektedir

Makro kanal tam gelişmiş laminer akışta, Nusselt sayısı Reynolds sayısından ve boru uzunluğundan bağımsız, giriş bölgesinde ise hem Re hem de x ile değişmektedir (Tablo 1) Mikro kanal laminer akışta ise Nusselt sayısının Reynolds sayısına bağlı olduğu belirtilmiş, ancak Reynolds sayısı ile arttığını belirten çalışmalar [3,4,7-13] olduğu gibi ve Reynolds sayısı ile azaldığını belirten çalışmalar da [3,4,14-18] bulunmaktadır Reynolds sayısının üssü ise 0148-117 aralığında değişmektedir Bunun yanı sıra, mikro kanal akışta ısı aktarımı sonuçlarının makro kanal sonuçları ile uyuştuğunu veya makro kanal bağıntılarının düzeltilerek mikro kanallar için kullanılabileceğini belirten çalışmalar da vardır
Lee vd [19], çalışma akışkanının iyon giderilmiş su olduğu, hidrolik çapları 138-903 |J,m aralığında değişen dikdörtgen kanallarda, 300-3500 Reynolds sayısı aralığında ısı aktarımı karakteristiklerini deneysel ve nümerik olarak incelemişlerdir Çalışmada asıl amaç, makro kanal bağıntılarının ve sonuçlarının mikro kanallar için kullanılıp kullanılamayacağının araştırılmasıdır

Yazarlar tarafından, makro kanal sonuçları ile mikro kanal sonuçları arasındaki farklılıkların, mikro kanal deneysel çalışmalarında ve makro kanal bağıntıları elde edilmesinde kullanılan sınır ve giriş koşulların yanlış eşleştirilmesinden kaynaklandığı, eğer giriş ve sınır koşulları uygun bir şekilde seçilirse, makro kanal bağıntılarının mikro kanallar için de kullanılabileceği belirtilmektedir Owhaib ve Palm [20] tarafından yapılan bir çalışmada, dairesel 17, 12 ve 08 mm çapındaki kanallarda, R134aakışkanıkullanılaraktekfazlıısıaktarı mıincele nmiştir Elde edilen sonuçlar hem makro kanallar için kullanılan, hem de mikro kanallar için önerilen bağıntılar ile karşılaştırılmıştır Sonuçların geleneksel makro kanal sonuçları ile uyuştuğu, ancak mikro kanallar için önerilen bağıntılar ile uyuşmadığı kaydedilmektedir Adams vd [21], çapı 760 -1090 |J,m arasında değişen dairesel mikro kanallarda türbülanslı akışta ısı aktarımını deneysel olarakincelemişlerdir

Akışkanınsuolduğu çalışmada, Reynolds sayısı 26x103-23x104ve Prandtl sayısı 153-643 aralığındadır Elde edilen ısı aktarımı katsayılarının Gnielinski bağıntısından elde edilen değerlerden büyük olduğu, bu artışın kanalın boyutlarının azalmasından kaynaklanabileceği kaydedilmektedir Çalışmada ayrıca Nusselt sayısı bağıntı için, Gnielinski bağıntısının Nu = NuGn (1+F), F = C Re (1- (D/Do)2) şeklinde yeniden düzenlenmesi önerilmektedir Burada Do=1164 mm olarak, ısı aktarım iyileşmesinin başladığı boyut için limit değeri göstermekte ve C=76x10-5 şeklindedir Yine Adams vd [22] dairesel olmayan kanallarda hidrolik çapın 12 mm alt limit değeri için yukarıda verilen bağıntının kullanılabileceği belirtilmektedir İç çapı 130 |j,m olan kapiler bir boruda akışkanın R114 olduğu sistemde 100-8000 Reynolds sayısıaralığında, tekfazlıakıştahidrolikve ısı aktarımı karakteristikleri Celata vd[8] tarafından deneysel olarak incelenmiştir

Isı aktarımı, sabit yüzey sıcaklığında gerçekleştirilmiştir Çalışmadalaminerakıştantürbülanslıakışa geçişin 1880-2480 Reynolds sayıları aralığında olduğu belirtilmektedir Elde edile ortalama Nusselt sayıları Tablo 1 de verilen Hausen, Dittus-Boelter, Gnielinski makro kanal bağıntıları, ve Adams tarafından önerilen mikro kanal bağıntısı ile (Tablo 2) karşılaştırılmış ve sonuçların makro kanal bağıntıları ile uyuşmadığı, ancak türbülanslı akış için elde edilen sonuçların yüksek giriş sıcaklıkları için Adams bağıntısı ile uyuştuğu belirtilmektedir

Garimellave Singhal [23] hidrolik çapı 318-902 |j,m aralığında değişen mikro kanallarda ısı sonuçların incelenen tüm kanal boyutları için, Adams vd [21] aktarımını deneysel olarak incelemiş ve sonuçları geleneksel de belirttiği gibi, Gnielinski bağıntısından elde edilen kanalsonuçlarıile karşılaştırmışlardır

Laminerakış içindüşük değerlerdenbüyükolduğukaydedilmektedir Reynolds sayılarında deneysel sonuçlar termal giriş bölgesi bağıntıları ile uyuşmakta, ancak yüksek Reynolds sayılarında ise sapma olmaktadır Türbülanslı akış için elde edilen Isı aktarımı çalışmalarındaki bu farklıkların sebebi olarak,yüzey pürüzlülüğü ve yüzey ile akışkan arasındaki etkileşim, giriş etkileri, ısı kayıpları, boyutları belirlemedeki belirsizliklerin fazla olması, geometrik faktörler sayılabilir ve genel olarak ısı aktarımı çalışmalarında bu parametrelerin etkisi incelenmiştir Ayrıca mikro kanallarda ısı aktarımını deneyselincelemeninzorluğudavurgulanmalıdır

Kanal boyutları küçüldüğünde, kaygan olmayan akış yaklaşımında olduğu gibi akışkan sıcaklığı ve hızının yüzeydeki değerlere eşit kabulü, yüzeyde hız kayması ve sıcaklık atlamasından dolayı düzeltilmesi gerekir Bu, özellikle çok küçük boyutlardaki kanallarda gaz akış (10-3< Kn <10-1) için oldukça önemlidir[2-6] Greatz problemi laminer akışta dairesel borularda zorlanmış taşınım eşitliklerininŞekil 1 Isı Aktarım Bağıntılarının Karşılaştırılması (Pr=5) a- Laminer akış b-Türbülanslı akış basitleştirilmesidir ve Greatz tarafından analitik olarak çözülmüştür Burada eksenel yöndeki iletim ve viskoz kayıpları ihmal edilmiştir

Bayazitoğlu ve Ozisik [24] tarafından Greatz probleminin eksenel iletimli çözümü verilmiştir Baron vd [25,26] tarafından Greatz problemi mikro borularda kaygan akış sınır koşulu için genişletilmiştir Tunc ve Bayazıtoğlu [27,28] tarafından sırasıyla mikro boru ve mikro dikdörtgen kanal için enerji eşitlikleri çözülmüştür Bu çalışmalarda viskoz kayıplar dikkate alınmış ancak eksenel iletim ihmal edilmiştir Chen [29] tarafından sabit yüzey sıcaklığı için iki paralel levhadan oluşan mikro kanalda zorlanmış taşınım için enerji eşitliğinin çözümü verilmiştir Bu çalışmada viskoz kayıplar dikkate alınmış, kaygan akış sınır koşulu kullanılmıştır Son zamanlarda Greatz probleminin çözümü, viskozite ve sıcaklık atlaması, akış yönünde iletim ve viskoz kayıplar birlikte dikkate alınarak Jeong ve Jeong [30] tarafından verilmiştir

Mikro kanallarda termal olarak gelişmekte olan akış yaklaşımının kullanılarak ısı aktarımı iyileştirmesi yapılabileceği de ayrıca yazarlar tarafından belirtilmiştir [31,32] Xu vd [32], uzunlamasına ve enine çoklu üçgen ve yamuk kanallardan oluşan sistemde ısıl olarak gelişmekte olan akışta ısı aktarımını incelemişleridir Üçgen kanallar uzunlamasına, yamuk kanallar ise enlemesine yerleştirilmiştir ve bir birinden bağımsız 6 kanal bölgesi oluşturulmuştur ve bu bölgeler termal giriş uzunluğunu sağlayacak boyutlarda ayarlanmıştır Toplam boyut her iki düzenleme için de aynıdır Hidrolik çap 155 |J,m, Reynolds sayısı 110-1100 aralığında ve toplam ısıtma uzunluğu 16 mm olarak verilmektedir

Hem uzunlamasına hem de enlemesine düzenlenmiş sistemde yüzey sıcaklığının akış yönünde lineer olmayan davranış gösterdiği, termal giriş bölgesinde Nusselt sayılarının yüksek olduğu ve bu yaklaşımla ısı aktarımı iyileştirmesinin yapılabileceği kaydedilmektedir Harms vd [31], tek mikro kanal ve çoklu mikro kanallardan oluşan sistemde ısı aktarımını deneysel olarak incelemişlerdir Akışkan olarak suyun kullanıldığı çalışmada Reynolds sayısı 173-12900 aralığında değiştirilmiştir Laminer akıştan türbülanslı akışa geçiş için kritik Reynolds sayısının 1500 olduğu verilmektedir Her iki sistem için deneysel yerel Nusselt sayılarının gelişmekte olan kanal akış teorisi ile uyuştuğu, kanal genişliğinin azalması ve derinliğin artması ile daha iyi akış ve ısı aktarımı performansı sağlanacağı belirtilmektedir

Tek kanal için deneysel olarak elde edilen Nusselt sayıları tüm akış hızları için hesaplanan değerlerden büyük elde edilmiştir, bu artışın giriş etkilerinden kaynaklanabileceği belirtilmiştir Çoklu kanal sonuçlarının yüksek akış hızlarında teori ile uyuştuğu, ancak düşük hızlarda sapmanın arttığı belirtilmektedir Ayrıca yazarlar tarafından, gelişmekte olan laminer akışın türbülanslı akıştan daha iyi performans sağladığı da belirtilmektedir Lelea vd[33], çapları 100, 300 ve 500 |J,m olan dairesel borularda damıtılmış suyun akışında, ısı ve basınç düşüşünü 100-800 Reynolds sayısı aralığında deneysel ve nümerik olarak incelemişlerdir Nusselt sayısının giriş bölgesinde mesafe azalarak, makro kanallarda yüzeyde sabit ısı akısı sınır koşulunda geçerli olan 436 değerine yaklaştığı, dolayısıyla sonuçların teori ile uyuştuğu belirtilmektedir

Mikro kanallarda ısı aktarımını ve basınç düşüşünü etkileyen parametrelerden biri de yüzey ile akışkan arasındaki etkileşimdir Yüzey ile akışkan arasındaki etkileşimi inceleyen deneysel çalışmalar nispeten azdır Wu ve Cheng [34], farklı boyutlarda, W„/ W—0-0934, H— 5622-1108 \xm, ve L/DH — 19177-45379 olan yamuk kanallarda ısı aktarımı üzerine kanal geometrisinin, yüzey pürüzlülüğünün, z/DH — 109 x 10-2 -985 x 10-5, ve yüzeyin hidrofilik özelliğinin etkisini incelemişlerdir Kanal yapımı için silikon wafer ve akışkan olarak ise iyon giderilmiş su kullanılmıştır Sonuçta Nusselt sayısının yüzey pürüzlülüğünün artması ile arttığı, geometrik boyutların, Wb/ W, ve W, HNusselt sayısını önemli ölçüde etkilediği, genel olarak WtHoranın artması ile Nusselt sayısının arttığı, hidrofilik özelliği büyük olan ve termal olarak oksitlenmiş silikondan yapılmış kanal için elde edilen Nusselt sayılarının normal silikondan elde edilen kanal değerlerinden yaklaşık %10 büyük olduğu belirtilmektedir

Ayrıca incelenen parametrelerin fonksiyonu şeklinde Nusselt sayısı bağıntıları da verilmiştir Rosengarten vd[35] tarafından akışkan temas açısının (yüzey ıslanabilirliğinin) ısı aktarımı üzerine etkisini deneysel incelemişlerdir Kullanılan ısı değiştiricide yan duvar etkilerini azaltmak için kanal genişliği derinliğinden çok büyük (W/H=100) seçilmiştir Çalışmada ayrıca eksenel iletimin etkisi de dikkate alınmıştır Çalışmada yüksek temas açılı yüzeyin (hydrophobic) ısı aktarım katsayısını azalttığı, kaygan akışın hidrofobik yüzeylerde daha kolay oluştuğu belirtilmektedir

Makro kanallarda tam gelişmiş laminer akışta, yüzeyde sabit ısı akısı için eksenel iletim terimi ihmal edilir Ancak yüzeyde sabit sıcaklık koşulu için bu etki düşük Reynolds sayılarında önemli olabilir Eksenel iletim etkisi için Michelsen ve Villadse [36] tarafından Pe < 15 için Nu — 41806540183460 Pe ve Pe > 5 için Nu — 3656794 + 4487/Pe2 eşitlikleri verilmektedir Bu eşitliklerden de görüleceği gibi Pe=100 için bu etki ihmal edilebilir Mikro kanallarda eksenel iletimin ısı aktarımına etkisi Tiselj vd [37] tarafından deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir Çalışmada hidrolik çapı 160 |J,m üçgen bir silikon kanal ve akışkan olarak su kullanılmış olup Reynolds sayısı 32-64 aralığında alınmıştır

Eksenel yönde hem akışkanın yoğun sıcaklığı hem de yüzey sıcaklığının lineer değişmediği görülmüştür Bunun sebebi olarak eksenel yöndeki ısı iletimi gösterilmektedir Ayrıca çalışmada incelenen koşullarda, ısı aktarımının geleneksel Navier-Stokes denklemleri ve enerji eşitlikleri ile tanımlanabileceği belirtilmektedir Lee ve Garimella [44] tarafından dikdörtgen mikro kanalda ısı aktarımı hem yüzeyde sabit ısı akısı hem de sabit sıcaklık sınır koşulu için nümerik olarak incelemiştir

Akış, laminer hidrodinamik olarak tam gelişmiş fakat ısıl olarak ise gelişmekte olan akıştır Yazarlar girişte Nusselt sayısının yüksek olduğu ve eksenel yönde azalarak tam gelişmiş akış değerine ulaştığı belirtilmektedir Yazarlar tarafından ayrıca yerel ve ortalama Nusselt sayısı bağıntıları ısıl giriş bölgesi için verilmiştir

Renksizbulut vd[38] tarafından dikdörtgen kanalda laminer akış, sabit yüzey sıcaklığı koşulunda nümerik olarak incelenmiştir Çalışmada kullanılan parametre aralıkları Kn < 01, 01 < Re < 10 ve Pr — 1 şeklinde verilmiştirÇalışmada kanal girişinde hız kayması ve sıcaklık atlamasının daha büyük olduğu, tam gelişmiş laminer akışta sürtünme katsayısı ve Nusselt sayısının Knudsen sayısının artması ile azalmakta olduğu, giriş uzunluğunun ise Knudsen sayısı ile arttığı bu artışın yüksek Reynolds sayılarında daha fazla olduğu belirtilmiştir

Yüzey pürüzlülüğü, ısı aktarımını etkileyen önemli parametrelerdendir ve birçok araştırmacı tarafından incelenmiştir Qu et al [39] tarafından hidrolik çapı 62 ve 169 |J,m aralığında değişen yamuk silikon kanalda akışkan olarak suyun kullanıldığı ısı aktarımı deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir Yüzey pürüzlülüğü e/DH, 0035-0023 aralığındadır Nümerik sonuçlar, 100-1400 Reynolds sayısı aralığında, Nusselt sayısının sabit olduğu ve deneysel sonuçların nümerik sonuçlardan ve makro kanal sonuçlarından daha düşük olduğunu göstermiştir Bu farklılığın yüzey pürüzlülüğünden kaynaklanabileceği belirtilmiştir Pürüzlülük viskozitesi yaklaşımı kullanılarak nümerik sonuçlar düzeltildikten sonra nümerik sonuçların deneysel sonuçlar ile uyuştuğu belirtilmiştir

Ancak mevcut sonuçlar, makro kanal tam gelişmiş laminer akış değerleri ile karşılaştırıldığında daha düşüktür Hegab vd[40], hidrolik çapı 112-210 |J,m ve yükseklik/genişlik oranın 1 ve 15 olduğu dikdörtgen kanalda R-134a akışkanın akışı için, akışkan akımı ve ısı aktarım karakteristiklerini deneysel olarak incelemişlerdir Parametre olarak Reynolds sayısı, göreceli pürüzlülük (e/DH=0006-0074), kanal yükseklik/genişlik oranı incelenmiştir Pürüzlülük ve kanal yükseklik/genişlik oranının incelenen deneysel aralıklarda sürtünme faktörünü etkilemediği, ancak türbülanslı akışta Nusselt sayısını etkilediği, elde edilen ısı aktarımı sonuçlarının makro kanallarda kullanılan Gnielinski bağıntısından % 6-84 oranında küçük çıktığı belirtilmektedir Nusselt sayısındaki belirsizliğin %20-30 aralığında olduğu ifade edilmektedir

Ayrıca Nusselt sayısınınReynolds sayısına bağlılığı da faklıdır Elde edilen bağıntıda Reynolds sayısının üssü 11806 şeklinde verilmiştir Jiang vd[11] tarafından, mikro kanallardan ve gözenekli ortamdan oluşan bir mikro ısı değiştiricide, zorlanmış taşınım deneysel ve teorik incelenmiştir Mikro kanalların genişlikleri 200-600 |J,m aralığında ve derinlik ise 700 |J,m dur Gözenekli ısı değiştirici mikro kanalların içerisi çapları 272 |j,m olan partiküller ile doldurularak elde edilmiştir Isı aktarımı acısından gözenekli ortamın daha iyi olduğu, ancak basınç düşüşü açısından ise mikro kanallardan oluşan sistemin daha iyi olduğu belirtilmektedir Mikro kanal ısı değiştiricide laminerden türbülanslı akışa geçişin Re ~ 600 de olduğu da ayrıca belirtilmiştir

Kanal geometrisinin ısı aktarımı üzerine etkisi farklı araştırmacılar tarafından incelenmiştir Choi ve Cho [41] dikdörtgen mikro kanalda yükseklik-genişlik oranın etkisini incelemiştir Akışkan olarak su ve parafin kullanılmıştır Yükseklik-genişlik oranı etkisinin yüksek ısı akılarında daha büyük olduğu kaydedilmiştir Kanal yüksekliğinin ısı ve basınç düşü üzerine etkisi Gao vd[14] tarafından deneysel incelenmiştir Kanal yüksekliği 100-1000 |J,m aralığında değiştirilmiş, kanal genişliği 25000 |J,m de sabit tutulmuş ve akışkan olarak iyon giderilmiş su kullanılmıştır

Kanal yüksekliğinin 400 |J,m den büyük olduğu durumda ısı ve sürtünme karakteristiklerinin teori ile uyuştuğu ve düşük kanal yüksekliğinde Nusselt sayısında önemli azalmanın gözlenmesine rağmen Poiseulle sayısının değişmediği gözlenmiştir Ayrıca kritik Reynolds sayısının kanal boyutundan etkilenmediği belirtilmektedir Yükseklikleri 700 ve 200 |J,m olan iki boyutlu bir kanalda ısı aktarımı ve sürtünme, Baviere vd [42] tarafından deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir Reynolds sayısı 200-8000 aralığındadır Kanal yüzeyleri arasındaki mesafe azaldığında, Nusselt sayısında azalma görülmüştür Ancak Poiseuille sayısında bir değişme gözlenmemiş ve makro kanal sonuçları ile uyuştuğu görülmüştür Bunun akışkan ile yüzey ara yüzeyinde sıcaklık ölçümündeki hatalardan kaynaklanabileceği belirtilmektedir

Bu hatalar hesaplanmış ve Nusselt sayısının hesaplanmasında kullanılmıştır ve sonuçta hem laminer hem de türbülanslı akışta sonuçların makro kanal sonuçları ile uyuştuğu görülmüştür
Su ve APG yüzey aktif madde çözeltisinin tek ve çift faz ısı aktarım karakteristikleri, üçgen kesitli çok kanallı bir sistemde Klein vd[43] tarafından incelenmiştir Tek fazlı akışta ısı aktarımı açısından su ve APG çözeltisi karşılaştırılmış ve bir farklılık gözlenmediği belirtilmiştir Ancak çiftfazlı akıştaAPG çözeltisinin ısı aktarımını artırdığı ve bundan dolayı yüzey aktif madde kullanımı iki fazlı akışta ısı aktarımını iyileştirme için kullanılabileceği yazarlartarafındanbelirtilmiştir

Bu çalışmada yayımlanmış eserlerde mikro kanal ısı aktarımı çalışmaları sonuçları ve yapılan çalışmalarda takip edilen yaklaşımlarla ilgili derleme verilmiştir Mevcut makaleler ışığında aşağıdaki hususlar vurgulanabilir;

• Mikro kanal Nusselt sayıları makro kanallar ile karşılaştırıldığında genel olarak, Nusselt sayısının değeri ve Reynolds sayısına bağlılığında farklılıklar görülmektedir Laminer tam gelişmiş akışta Nusselt sayısının Reynolds sayısı ile arttığını belirten çalışmalar yanında azaldığını da belirten çalışmalar bulunmaktadır Reynolds sayısı üssü 0148-117 aralığında değişmektedir

• Mevcut bulgular ile genel olarak kullanılabilecek bir ısı aktarımı bağıntısı kabul etmek zordur Önerilen yeni ısı aktarımı bağıntıları yanında makro kanal bağıntılarının düzeltilerek kullanılabileceğini belirten çalışmalar da bulunmaktadır
• Genel olarak kanal geometrisi Nusselt sayısını önemli ölçüde etkilemektedir Kanal boyutlarının küçülmesi ile makro kanal sonuçlarından sapma artmakta, eksenel iletim ve yüzeyde hız kayması ve sıcaklık atlaması göz önünde bulundurulmalıdır
• Mikro kanallarda yüzey ile akışkan etkileşimi ısı aktarımını etkilemekte, yüzey pürüzlülüğü Nusselt sayısını artırmakta, yüzeyin hidrofobik olması ise azaltmaktadır


Makale Yazarları
O Nuri ŞARA, Sinan YAPICI, M Emin ARZUTUĞ
Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü