Uzay uygulamalarında kullanılacak eksenel oluklu sabit iletkenlikli ısı borusu geliştirilmesi ve performansının incelenmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Öğrenci: CEM ÖMÜR

Danışman: İLHAMİ HORUZ

Özet:

Bu çalışmada uzay uygulamalarında kullanılacak eksenel oluklu sabit iletkenlikli ısı borusunun üretimi, geliştirilmesi ve performansının incelenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, öncelikle oluklu silindirik ısı boruları için maksimum ısı taşıma kapasitesinin hesaplamasına yönelik bir matematiksel model geliştirilmiştir. Bu model, ısı borusunda sıvı-buhar arayüzünde oluşan kılcal basınç farkını, ısı borusu boyunca buhar ve sıvıda görülen basınç kayıplarını, buharlaştırıcı ve yoğuşturucu arasındaki sıcaklık düşüşünü, yapısal dayanım gereksinimlerini ve literatürde daha önce değinilmemiş olan ekstrüzyon ve elektro erozyon işleme (EEİ) kaynaklı kısıtları göz önünde bulundurmaktadır. Çalışmada ayrıca entegrasyon çalışmaları kapsamında yapılan; boru sonlandırma parçaları üretimi ve bunların ısı borusuna kaynatılması, dolum tüpünün krimplenmesi (sıkıştırılması), amonyak dolum düzeneğinin oluşturulması, helyum kaçak testleri ve amonyak dolumu çalışmaları da anlatılmıştır. Bunlarla birlikte çalışma kapsamında ısı borularının yapısal yeterliliklerini göstermek için yapılan dayanıklılık ve patlatma testlerinden bahsedilmiş, geliştirilen test düzeneği ve düzeneğin yetenekleri sayesinde ısı borusunun dayanıklılık ve patlatma basınçları belirlenmiştir. Ardından, ısı borusu maksimum ısı taşıma kapasitesini belirlemek için oluşturulan test düzeneği ve bu test düzeneğinde yapılan ısıl-çift ve ısıtıcı enstrümantasyonu anlatılmış, 3 farklı operasyon sıcaklığı için performans testi sürecinden bahsedilmiş ve bu sıcaklıklarda kurumanın hangi güç değerinde olduğu performans testleriyle tespit edilmiştir. Test sonrasında matematiksel modelden elde edilen ısı taşıma değerleri ile testte elde edilen değerler karşılaştırılmış, maksimum mutlak bağıl hatası %11,7 olarak hesaplamıştır. Tezin ilerleyen kısımlarında ise ekstrüzyon ve EEİ kısıtlarının ısı taşıma performansına etkisi ele alınmış, farklı operasyon sıcaklıkları ve boru çaplarında oluk geometrisi optimizasyonu yapılmıştır. Tüm bu elde edilenler ışığında tezin son bölümünde kütle ve ısı taşıma performansı baz alınarak, uydunun elektronik elemanlarında oluşan ısının uzaklaştırma problemi için hangi tip oluklu ısı borularının kullanılması gerektiği belirlenmiştir.