Fourier kanunuyla çalışan ısı iletim katsayısı ölçüm cihazı tasarımı ve üretimi

Abstract

Geçmişten günümüze insanlar, gıdalarını dondurmaktan kışın ısınmaya kadar her türlü günlük ihtiyaçlarında iletimle olan ısı transferi yöntemini kullanmışlardır. İletimle olan ısı transferinin en önemli parametresi, malzemelerin ısı iletim katsayısının belirlenmesidir. Bu çalışmada, yığın malzemelerin ısı iletim katsayısını kararlı rejim koşulları altında Fourier yasası yardımıyla laboratuvar ortamında mutlak teknik yöntemiyle ölçebilen düşük bütçeli bir ısı iletim katsayısı ölçüm cihazı geliştirilmiştir ve üretilmiştir. Bu kapsamda, geliştirilen tek boyutlu bir ısı akışı düzeneği ile; bakır, pirinç ve alüminyum malzemelerinin ısı iletim katsayısı değerleri deneysel olarak belirlenmiştir ve hesaplanan değerler, literatürdeki mevcut değerlerle karşılaştırılmıştır. Üretilen cihazın ölçüm değerlerindeki belirsizlik analizi %2,87 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlara göre, üretilen cihazdan hesaplanan değerler ile literatür değerler arasında genel olarak uyum içinde olduğu (bakır ve pirinç numune de tam olarak uyum sağlanmış olup, alüminyum numunede %12’lik bir fark söz konusudur) tespit edilmiştir. Bununla birlikte laboratuvarlarda kullanılan profesyonel ısı iletim katsayısı ölçüm cihazlarının doğruluğu genellikle %5 civarında iken, geliştirilen düşük bütçeli cihazın doğruluğu %0,1-12 arasında olduğu belirlenmiştir. Buradan geliştirilen cihazın performansı, yüksek bütçeye sahip profesyonel cihazlara göre kabul edilebilir seviyede olduğu ifade edilebilmektedir. Ayrıca bu çalışmada, geliştirilmek istenen düşük bütçeli cihazın ön araştırma sonuçları paylaşılmış olup, tasarlanan cihazın performansının artırılması ve eksik yönlerinin geliştirilmesi için tasarlanan cihazda yapılması gereken ilave iyileştirmeler maddeler halinde de sunulmuştur.