KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Mühendis ve Makina / 2026 / Cilt: 67 Sayı: 723

DÜŞÜK KÜTLE AKILARINDAKİ SOĞUTKANLARIN MİKROKANAL AKIŞLARININ NÜMERİK İNCELENMESİ

NUMERICAL INVESTIGATION OF MICROCHANNEL FLOWS OF REFRIGERANTS AT LOW MASS FLUXES

Anıl Başaran(CELÂL BAYAR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0003-0651-1453
Sayfa
196–216
Yayın Tarihi
2026-06-30
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sürekli rejim nümerik simülasyonları, 5 ile 15 kg/m2s arasındaki düşük kütle akılarında ve 1-10 kW/m2 arasında değişen ısı akılarında gerçekleştirilmiştir

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Son zamanlarda gelişen teknoloji ile birlikte küçük hacimlerden yüksek ısı akısına sahip ısı transferi ihtiyacı ortaya çıkmaya başlamıştır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Enerji verimliliğini iyileştirmek üzere MID’ler soğutma, elektronik soğutma, iklimlendirme, ısı pompası, HVAC, vb. gibi endüstriyel uygulamalarda yaygınlaşan tasarımlar olmaktadır.
💡
Sonuç & Katkı:Sürekli rejim nümerik simülasyonları, 5 ile 15 kg/m2s arasındaki düşük kütle akılarında ve 1-10 kW/m2 arasında değişen ısı akılarında gerçekleştirilmiştir
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Mikrokanal · Mikrokanal ısı değiştiriciler · Soğutucu akışkanlar

Özet

Son zamanlarda gelişen teknoloji ile birlikte küçük hacimlerden yüksek ısı akısına sahip ısı transferi ihtiyacı ortaya çıkmaya başlamıştır. Mikrokanal ısı eşanjörleri (MID), üstün avantajları nedeniyle bu tür gereksinimleri karşılamak için umut verici tasarımlar haline gelmektedir. Enerji verimliliğini iyileştirmek üzere MID’ler soğutma, elektronik soğutma, iklimlendirme, ısı pompası, HVAC, vb. gibi endüstriyel uygulamalarda yaygınlaşan tasarımlar olmaktadır. Ancak mikrokanallar, geleneksel kanal geometrilerinden farklı bir akış karakteristiğine neden olmaktadır. Bu farklı akış rejimine ek olarak, soğutucu akışkanların termo-fiziksel özellikleri, mikrokanal içinde akışı özel bir problem haline getirmektedir. Bu çalışmada mikrokanal içindeki soğutkan akışının nümerik olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda, nümerik inceleme için 5 halokarbon, 2 hidrokarbon ve bir doğal soğutucu akışkan seçilmiştir. Seçilen soğutucu akışkanların çevresel etkileri ayrıca tartışılmıştır. Mikrokanal geometrisinin soğutucu akışkan akışı üzerindeki etkilerini analiz etmek üzere 1 mm hidrolik çapta 8 farklı kesit alanına sahip mikrokanal tasarlanmış ve analizde hesaplama geometrisi olarak kullanılmıştır. Sürekli rejim nümerik simülasyonları, 5 ile 15 kg/m2s arasındaki düşük kütle akılarında ve 1-10 kW/m2 arasında değişen ısı akılarında gerçekleştirilmiştir

Abstract

Recently, heat transfer demand from small volumes with high heat flux have started to appear with the developing technology. Microchannel heat exchangers (MCHE) have been becoming promising designs to meet such requirements due to their outstanding advantages. The MCHEs are becoming widespread designs in industrial applications like refrigeration, electronic cooling, air-conditioning, heat pump, HVAC, etc. But, microchannels cause a different flow characteristic than conventional channel geometries. Thermo-physical properties of refrigerants make flow inside microchannel addressed a special problem. It is aimed in this study to numerically investigate the refrigerant flow inside the microchannel. In this respect, 5 halocarbon, 2 hydrocarbon and 1 natural refrigerants have been selected for numerical investigation. Environmental impacts of the selected refrigerants have also been discussed. Microchannels with 8 different cross-sectional areas with a hydraulic diameter of 1 mm have been designed to analyze the effects of microchannel geometry on refrigerant flow. The steady-state numerical simulations have been performed at low mass fluxes between 5 and 15 kg/m2s and at heat fluxes ranged from 1-10 kW/m2.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Başaran, A. (2026). DÜŞÜK KÜTLE AKILARINDAKİ SOĞUTKANLARIN MİKROKANAL AKIŞLARININ NÜMERİK İNCELENMESİ. Mühendis ve Makina, Cilt: 67 Sayı: 723, 196–216. https://doi.org/10.46399/muhendismakina.1624630

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (40)

  1. American Society of Heating, R. and A. E. (2009). ASHRAE Handbook-Fundamentals. Atlanta, GA: ASHRAE Inc.
  2. ANSYS® FLUENT, Release 19.2 Academic Version. (n.d.).
  3. ASHRAE. (2009). American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) Handbook-Fundamentals. Atlanta, GA: ASHRAE Inc.
  4. Baird, J. R., Fletcher, D. F., & Haynes, B. S. (2003). Local condensation heat transfer rates in fine passages. International Journal of Heat and Mass Transfer, 46(23), 4453–4466. Retrieved from https://doi.org/10.1016/S0017-9310(03)00287-4
  5. Basaran, A. (2020). Microchannel condenser design for refrigerators. Celal Bayar University.
  6. Başaran, A., & Benim, A. C. (2024a). Development of Correlations Based on CFD Study for Microchannel Condensation Flow of Environmentally Friendly Hydrocarbon Refrigerants. Energies, 17(7). Retrieved from https://doi.org/10.3390/en17071531
  7. Başaran, A., & Benim, A. C. (2024b, April 1). Condensation Flow of Refrigerants Inside Mini and Microchannels: A Review. Applied Sciences (Switzerland). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). Retrieved from https://doi.org/10.3390/app14072988
  8. Basaran, A., Benim, A. C., & Yurddas, A. (2019). Prediction of heat and fluid flow in microchannel condensation. E3S Web of Conferences, 128, 1–5. Retrieved from https://doi. org/10.1051/e3sconf/201912801015
  9. Basaran, A., Benim, A. C., & Yurddas, A. (2021). Numerical Simulation of the Condensation Flow of the Isobutane (R600a) inside Microchannel. Heat Transfer Engineering, 0(0), 1–32. Retrieved from https://doi.org/10.1080/01457632.2021.1874668
  10. Başaran, A., & Özgener, L. (2013). Doğaya zararli halokarbon soğutkanlarin çevresel etki̇leri̇ ve alinan önlemler. Mühendis ve Makina, 54(640), 45–53.
  11. Basaran, A., & Ozgener, L. (2013). Investigation of the effect of different refrigerants on performances of binary geothermal power plants. Energy Conversion and Management, 76, 483–498. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.07.058
  12. Başaran, A., & Yurddaş, A. (2017). Examination of the effects of different environmentally friendly refrigerants on the performance of a beverage refrigerators Çevre dostu farklı soğutucu akışkanların ticari bir içecek buzdolabı performansına etkilerinin incelenmesi. In International Advanced Researches & Engineering Congress-2017 (pp. 1–11). Osmaniye:Turkey.
  13. Başaran, A., & Yurddaş, A. (2020a). Numerical and experimental study on thermal characteristics of louvered fin microchannel air preheaters. International Advanced Researches and Engineering Journal, Early(View), 64–75. Retrieved from https://doi.org/10.35860/ iarej.703104
  14. Başaran, A., & Yurddaş, A. (2020b). Tek Fazlı R600a Soğutkan Akışı İçin Mikrokanal Eşanjörün Matematiksel Modellemesi. Journal of Polytechnic, 0900, 0–3. Retrieved from https://doi.org/10.2339/politeknik.719887
  15. Bolaji, B. O., & Huan, Z. (2013). Ozone depletion and global warming: Case for the use of natural refrigerant - A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 18, 49–54. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.10.008
  16. Bortolin, S., Da Riva, E., & Del Col, D. (2014). Condensation in a square minichannel: Application of the VOF method. Heat Transfer Engineering, 35(2), 193–203. Retrieved from https://doi.org/10.1080/01457632.2013.812493
  17. Çakmak, Z., & Dalı, B. (2024). AN OVERVIEW OF TÜRKİYE’S RENEWABLE ENERGY OUTLOOK. Mühendis ve Makina / Engineer and Machinery, 65(717), 558–597. Retrieved from https://doi.org/10.46399/muhendismakina.14225654
  18. Cavallini, A., Del Col, D., Doretti, L., Matkovic, M., Rossetto, L., & Zilio, C. (2005). Two-phase frictional pressure gradient of R236ea, R134a and R410A inside multi-port mini-channels. Experimental Thermal and Fluid Science, 29(7 SPEC. ISS.), 861–870. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2005.03.012
  19. Cavallini, Alberto, Censi, G., Del Col, D., Doretti, L., Longo, G. A., & Rossetto, L. (2002). Condensation of halogenated refrigerants inside smooth tubes. HVAC and R Research, 8(4), 429–451. Retrieved from https://doi.org/10.1080/10789669.2002.10391299
  20. Cavallini, Alberto, Doretti, L., Matkovic, M., & Rossetto, L. (2006). Update on condensation heat transfer and pressure drop inside minichannels. Heat Transfer Engineering, 27(4), 74–87. Retrieved from https://doi.org/10.1080/01457630500523907
  21. Del Col, D., Bisetto, A., Bortolato, M., Torresin, D., & Rossetto, L. (2013). Experiments and updated model for two phase frictional pressure drop inside minichannels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 67, 326–337. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j. ijheatmasstransfer.2013.07.093
  22. El Achkar, G., Miscevic, M., Lavieille, P., Lluc, J., & Hugon, J. (2013). Flow patterns and heat transfer in a square cross-section micro condenser working at low mass flux. Applied Thermal Engineering, 59(1–2), 704–716. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng. 2012.11.036
  23. Garimella, S. (2004). Condensation Flow Mechanisms in Microchannels: Basis for Pressure Drop and Heat Transfer Models. Heat Transfer Engineering, 25(3), 104–116. Retrieved from https://doi.org/10.1080/01457630490280489
  24. Kandlikar, S. G., Colin, S., Peles, Y., Garimella, S., Pease, R. F., Brandner, J. J., & Tuckerman, D. B. (2013). Heat Transfer in Microchannels—2012 Status and Research Needs. Journal of Heat Transfer, 135(9), 091001. Retrieved from https://doi.org/10.1115/1.4024354
  25. Kim, S. M., & Mudawar, I. (2013). Universal approach to predicting heat transfer coefficient for condensing mini/micro-channel flow. International Journal of Heat and Mass Transfer, 56(1–2), 238–250. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer. 2012.09.032
  26. Lemmon, E. W., Huber, M. L., & McLinden, M. O. (2010). NIST standard reference database 23. Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties (REFPROP), Version, 9.
  27. Liu, N., & Li, J. (2015). Experimental study on condensation heat transfer of R32, R152a and R22 in horizontal minichannels. Applied Thermal Engineering, 90, 763–773. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.07.062
  28. McCulloch, A. (1999). CFC and Halon replacements in the environment. Journal of Fluorine Chemistry, 100, 163–173. Retrieved from https://doi.org/10.1016/S0022- 1139(99)00198-0
  29. Médéric, B., Lavieille, P., & Miscevic, M. (2006). Heat transfer analysis according to condensation flow structures in a minichannel. Experimental Thermal and Fluid Science, 30(8), 785–793. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2006.03.008
  30. Moon, S. H., Lee, D., Kim, M., & Kim, Y. (2022). Evaporation heat transfer coefficient and frictional pressure drop of R600a in a micro-fin tube at low mass fluxes and temperatures. International Journal of Heat and Mass Transfer, 190. Retrieved from https://doi. org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.122769
  31. Oh, H. K., & Son, C. H. (2011). Condensation heat transfer characteristics of R-22, R-134a and R-410A in a single circular microtube. Experimental Thermal and Fluid Science, 35(4), 706–716. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2011.01.005
  32. Park, J. E., Vakili-Farahani, F., Consolini, L., & Thome, J. R. (2011). Experimental study on condensation heat transfer in vertical minichannels for new refrigerant R1234ze(E) versus R134a and R236fa. Experimental Thermal and Fluid Science, 35(3), 442–454. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2010.11.006
  33. Radermacher, R., & Hwang, Y. (2005). Vapor Compression Heat Pumps with Refrigerant Mixtures. Vapor Compression Heat Pumps with Refrigerant Mixtures. Retrieved from https:// doi.org/10.1201/9781420037579
  34. Shah, R. K., & Sekulic, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. New York: USA: John Wiley and Sons, Inc.
  35. Toninelli, P., Bortolin, S., Azzolin, M., & Col, D. Del. (2018). Visualization and Numerical Simulations of Condensing Flow in Small Diameter Channels Visualization and Numerical Simulations of Condensing Flow in Small Diameter Channels. Heat Transfer Engineering, 7632. Retrieved from https://doi.org/10.1080/01457632.2018.1443255
  36. Van den Bergh, W. J., Moran, H. R., Dirker, J., Markides, C. N., & Meyer, J. P. (2021). Effect of low heat and mass fluxes on the boiling heat transfer coefficient of R-245fa. International Journal of Heat and Mass Transfer, 180. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer. 2021.121743
  37. Wu, C., & Li, J. (2018). Numerical simulation of flow patterns and the effect on heat flux during R32 condensation in microtube. International Journal of Heat and Mass Transfer, 121, 265–274. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.12.123
  38. Yang, C. Y., & Webb, R. L. (1996). Friction pressure drop of R-12 in small hydraulic diameter extruded aluminum tubes with and without micro-fins. International Journal of Heat and Mass Transfer, 39(4), 801–809. Retrieved from https://doi.org/10.1016/0017-9310(95)00151-4
  39. Çakmak, Z., & Dalı, B. (2024). AN OVERVIEW OF TÜRKİYE’S RENEWABLE ENERGY OUTLOOK. Mühendis ve Makina / Engineer and Machinery, 65(717), 558–597. Retrieved from https://doi.org/10.46399/muhendismakina.14225654
  40. Liu, N., & Li, J. (2015). Experimental study on condensation heat transfer of R32, R152a and R22 in horizontal minichannels. Applied Thermal Engineering, 90, 763–773. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.07.062