Farklı yapılarda oluşturulan piezoelektrik fanların verimliliklerinin karşılaştırılması

Abstract

Elektronik cihazların çalışmaları esnasında meydana gelen ısının, cihaz üzerinde herhangi bir olumsuz etki yaratmadan, cihazı arızalandırmaya sebep olabilecek bir durum oluşturmadan uzaklaştırılmasında hava soğutması esaslı geleneksel yöntemler yetersiz kalmaktadır. Meydana gelen arızaların yaklaşık yarısı söz konusu ısının atılamamasından kaynaklanmaktadır. Geleneksel soğutma fanlarının ölçeklendirilebilirliğinin güç olması, ısının uzaklaştırılmasında yetersiz kalmaları gibi sebeplerden dolayı alternatif olarak piezoelektrik fanlar ile zorlanmış ısı transferi gerçekleştirilmesi konusu araştırılmaktadır. Bu yöntemin iyileştirilmesi, yaygınlaştırılması konusunda çalışmalar yürütülmektedir. Bu tez çalışmasının amacı; piezoelektrik fanların birden farklı yapılandırmalarda test prototipleri oluşturularak, kurulan deney düzeneği ile test ve ölçümlerini gerçekleştirmektir. Bu sayede farklı yapılandırmalardaki piezoelektrik fanların verimlilikleri karşılaştırılabilecektir. Böylece en yüksek verimliliği sağlayacak yapılandırılma tespit edilebilecektir. Tez çalışması çerçevesinde ele alınan konunun irdelenmesinde öncelikle farklı yapılandırmalar ile oluşturulan piezoelektrik fanların teorik tasarımları gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan teorik tasarımların, bilgisayar destekli tasarım programlarıyla 3 boyutlu ve 2 boyutlu olarak modellemeleri gerçekleştirilmiştir. Teorik tasarım aşamasında ampirik formüller ve literatür taraması esnasında toplanan teorik bilgiler kullanılmıştır. Daha sonra tasarlanan bu piezoelektrik fan bileşenlerinin imalatları, uygun yöntemlerle gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan parçaların, entegrasyonları sağlanmış, sistemler yardımcı ekipman, ölçüm cihazı vb. yardımıyla deney düzeneğinde test edilebilir hale getirilmiştir. Deneyler gerçekleştirilirken elektronik ölçüm sonuçlarının yanı sıra, termal kamera yardımıyla ısı transferi gözlenmiştir. Aynı uygulama farklı yapılandırılmış piezoelektrik fanlar ile gerçekleştirilerek veriler toplanmış, sonuçlar karşılaştırılmıştır. Böylece geleneksel döner fanlı soğutma sistemlerinden daha az ses üreten, daha az güç tüketen, kompakt, karmaşık sistemlere bile uygun ısı uzaklaştırma sistemleri, yapılandırma oluşturulması, yaygınlaştırılması gibi konularda yardımcı olmuştur. Bu sayede alternatif yapılandırmalarla piezoelektrik fan çeşitliliği artacağından, maliyetlerde de düşüş sağlanacaktır.During the operation of electronic devices, heat generated is often inadequately removed by traditional air-cooling methods, which can lead to device failure. Approximately half of these failures stem from poor heat dissipation. Due to the limited scalability and inefficiency of conventional cooling fans, piezoelectric fans are being researched as an alternative for enhanced heat transfer, with ongoing efforts to improve and promote this method. This thesis aims to create test prototypes of piezoelectric fans in various configurations and conduct tests and experiments using a specially designed experimental setup. This will enable comparisons of efficiency among different piezoelectric fan designs to identify the most effective configuration. The study begins with the development of theoretical designs for piezoelectric fans, modeled in 3D and 2D using computer-aided design programs, informed by empirical formulas and literature. The manufacturing of these components is carried out using suitable methods, allowing for their integration into the experimental setup with auxiliary equipment and measurement devices. While performing experiments, heat transfer is monitored using a thermal camera alongside electronic measurement results. By evaluating differently configured piezoelectric fans, it has been demonstrated that these systems can achieve better heat dissipation, producing less noise and consuming less power than traditional rotating fans. This will lead to greater diversity in piezoelectric fan configurations and reduce costs.