Bu kitap, İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Makina Mühendisliği programında verdiğim “Micro Scale Heat Transfer” dersinin notlarından oluşmuştur. Kitapta küçük ölçekli kanallarda akış
ve ısı geçişi problemi ele alınmıştır. Bunun için ilk olarak uzunluk ölçü birimlerinden, göreceli küçük ve büyük olanlardan, nanometre, mikrometre, milimetre, kilometre, megametre, gigametre
gibi, bahsedilmiştir. Ardından, temel kuramlar verilmiş ve değişik faz durumunda ve değişik akış türünde çeşitli mikrokanal geometrileri ele alınarak akış ve ısı geçişinin matematik modeli ifade edilmiştir. Doğal olarak, bütün
mühendislik problemlerinde olduğu gibi, matematik modelin çözümü mikrokanallarda analitik veya sayısal çözümlemenin gereğidir.
Günümüz dünyasında elektrokinetik akış çok gündemdedir. Mühendislikten tıbba kadar kullanım sahası mevcuttur. Bu durumu dikkate alarak, bir mühendise yeterli olacak kadar elektrokinetik akışın fiziğinden
kısaca bahsedilmiş ve elektroozmotik akışla ilgili iki mikrokanal örneği verilerek matematik modeli çıkarılmıştır. Kitabın okunmasının ön şartı matematik, termodinamik, ısı geçişi ve akışkanlar mekaniği bilgisine sahip olmaktır.
Bu gerçekten yola çıkarak kitap, yüksek lisans ve doktora öğrencilerine hitaben kaleme alınmıştır ve bu kesimi doğrudan ilgilendirir. Lisans öğrencileri de bilgilerini artırmak için kitabın bazı bölümlerini
rahatlıkla okuyabilirler. Ayrıca sanayide çalışanlar, özel olarak soğutma, beyaz eşya, tıbbı tanı, DNA taraması, kimya, biyo ölçüm, ayırma, karıştırma, dağıtma ve ısıl çevrim gibi sektörlerdeki mühendislerin
yaralanabileceği bir kitaptır.
1-Giriş
2-Makro Akış ve Makro Isı Taşınımı Problemlerinde Yönetici Denklemler
2.1-Giriş
2.2-Yönetici Denklemleri
2.2.1-Süreklilik Denklemi
2.2.2-Momentum veya Navier-Stokes Denklemleri
3-Makro Akış ve Makro Isı Taşınımı Problemlerinde “Sınır Tabaka” Yönetici Denklemleri
3.1-Giriş
3.2-Akış Geometrisi
3.3-“Sınır Tabaka” Yönetici Denklemleri
3.3.1-Laminer sınır tabaka süreklilik denklemi
3.3.2-Laminer sınır tabaka Momentum veya Navier-Stokes Denklemleri
3.3.3-Laminer sınır tabaka Enerji Denklemi
4-Mikro Sistem Fiziği, Mikrokanal Sınıflandırılması
4.1-Giriş
4.2-Mikro Sistemde Bazı Uzunluklar
4.2.1-Ortalama Molekül Çapı
4.2.2-Ortalama Moleküllerarası Mesafe
4.2.3-Ortalama Serbest Mesafe
4.2.3.1-Gazlarda Ortalama Serbest Mesafe
4.2.3.2-Sıvılarda ve Katılarda Ortalama Serbest Mesafe
4.3-Mikro Sistem Fiziği
4.4-Neden Mikro?
4.5-Kanal Sınıflandırılması
4.6-Mikrokanal Geometrisi
4.7-Biyolojik Sistemlerdeki Kanallar
4.8-Sürekli Ortam Koşulu
4.9-Termodinamik Denge Koşulu
4.10-Knudsen Sayısının Tanımlanması
4.11-Akış Sınıflandırılması
4.11.1-Sürekli Ortam Akışı
4.11.2-Kayma Akışı
4.11.3-Geçiş Akışı
4.11.4-Serbest Moleküler Akışı
4.12-Karakteristik Uzunluk
4.13-Seyrelme
4.14-Mikro Akışlarda Katı Duvar Etkisi
4.15-Değişik Akış Sınıflandırmalarında Akış ve Isı Taşınımı Çözümlemesi
4.15.1-Sürekli Ortam Akışı, Akış ve Isı Taşınımı Çözümlemesi
4.15.2-Kayma Akışı, Akış ve Isı Taşınımı Çözümlemesi
4.15.3-Geçiş Akışı, Akış ve Isı Taşınımı Çözümlemesi
4.15.4-Serbest Moleküler Akışı, Akış ve Isı Taşınımı Çözümlemesi
5-Mikrokanallarda Gaz Akışı
5.1-Giriş
5.2-Mikrokanallarda Gaz Akışı Rejimleri
5.3-Akışın Katı Duvarlara Yakın Bölgede Davranışı
5.4-Mikrokanallarda Kayma Akışı
5.5-Kayma akışı matematik modeli
5.5.1-Yönetici Denklemler
5.5.2-Kayma akışı sınır koşulları
5.5.2.1-Hidrodinamik ve ısıl sınır koşulları, kayma hızı ve sıcaklık zıplaması
5.5.2.2-Yüksek mertebeden kayma sınır koşulları
6-Mikrokanallarda Gaz Akışı Matematik Modeli
6.1-Giriş
6.2-Mikrokanallarda Hidrodinamik ve Isıl Olarak Tam Gelişmiş Akış
6.2.1-Dikdörtgen Mikrokanal, H1 Isıl Sınır Koşulu
6.2.1.1-Matematik Model
6.2.1.2-Matematik Modelin Çözümü
6.2.2-Dikdörtgen Mikrokanal, H2 Isıl Sınır Koşulu
6.2.2.1-Matematik Model
6.2.2.2-Matematik Modelin Çözümü
6.2.3-İki Paralel Levhadan Oluşan Mikrokanal
6.2.3.1-Matematik Model
6.2.3.2-Matematik Modelin Çözümü
6.2.4-Eşkenar Üçgen Kesitli Mikrokanal
6.2.4.1-Matematik Model
6.2.4.2-Matematik Modelin Çözümü
6.2.5-Yamuk Kesitli Mikrokanal
6.2.5.1-Matematik Model
6.2.5.2-Matematik Modelin Çözümü
6.2.6-Dairesel Kesitli Mikrokanal (Mikroboru), H1 Isıl Sınır Koşulu
6.2.6.1-Matematik Model
6.2.6.2-Matematik Modelin Çözümü
6.2.7-Eş Eksenli İki Silindirden Oluşan Mikrokanal
6.2.7.1-Matematik Model
6.2.7.2-Matematik Modelin Çözümü
6.3-Mikrokanallarda Hidrodinamik Olarak Tam Gelişmiş, Isıl Olarak Gelişmekte Olan Akış
6.3.1-Dikdörtgen Mikrokanal, Sabit Sıcaklık Sınır Koşulu
6.3.1.1-Matematik Model
6.3.2-Dikdörtgen Mikrokanal, Sabit Isı Akısı Sınır Koşulu
6.3.2.1-Matematik Model
6.3.3-İki Paralel Levhadan Oluşan Mikrokanal
6.3.3.1-Matematik Model
6.3.4-Eşkenar Üçgen Kesitli Mikrokanal
6.3.4.1-Matematik Model
6.3.5-Yamuk Kesitli Mikrokanal
6.3.5.1-Matematik Model
6.3.6-Dairesel Kesitli Mikrokanal (Mikroboru), Sabit Sıcaklık Sınır Koşulu
6.3.6.1-Matematik Model
6.3.7-Eş Eksenli İki Silindirden Oluşan Mikrokanal
6.3.7.1-Matematik Model
6.4-Mikrokanallarda Hidrodinamik ve Isıl Olarak Gelişmekte Olan Akış
6.4.1-Dikdörtgen Mikrokanal, Sabit Sıcaklık Sınır Koşulu
6.4.1.1-Matematik Model
6.4.2-Dikdörtgen Mikrokanal, Sabit Isı Akısı Sınır Koşulu
6.4.2.1-Matematik Model
6.4.3-İki Paralel Levhadan Oluşan Mikrokanal
6.4.3.1-Matematik Model
6.4.4-Eşkenar Üçgen Kesitli Mikrokanal
6.4.4.1-Matematik Model
6.4.5-Yamuk Kesitli Mikrokanal
6.4.5.1-Matematik Model
6.4.6-Dairesel Kesitli Mikrokanal (Mikroboru)
6.4.6.1-Matematik Model
6.4.7-Eş Eksenli İki Silindirden Oluşan Mikrokanal
6.4.7.1-Matematik Model
7- Mikrokanallarda Sıvı Akışı Matemetik Modeli
7.1-Giriş
7.2-Mikrokanallarda Sıvı Akışında Bazı Olgular
7.3-Mikrokanallarda Sıvı Akışı matematik modeli
7.3.1-Yönetici Denklemler
7.3.2-Sınır koşulları
7.4-Mikrokanallarda Hidrodinamik ve Isıl Olarak Tam Gelişmiş Sıvı Akışı
7.4.1-Dikdörtgen Mikrokanal
7.4.1.1-Matematik Model
7.4.2-Dairesel Kesitli Mikrokanal (Mikroboru)
7.4.2.1-Matematik Model
7.5-Mikrokanallarda Diğer Sıvı Akışı Türleri
7.6-Mikrokanallarda Isı Geçişi ile İlgili Literatürde Bulunanlar ve Ampirik İfadeler
8-Mikrokanallarda Elektrokinetik Sıvı Akışı
8.1-Giriş
8.2-Elektrokinetik Akış Türleri
8.3-Elektrokinetik Olgunun Fiziği
8.4-Dikdörtgen Kesitli Mikrokanalda Elektroozmotik Akış
8.4.1-Matematik Model
8.5-Dairesel Kesitli Mikrokanalda Elektroozmotik Akış
8.5.1-Matematik Model
Kaynakça
Dizin