Yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinde kanatlı ve plakalı tip ısı değiştiricilerin bir boyutlu modellenmesi ve deneysel analizi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: DENİZ ARDA SOYLU
Danışman: Zafer Gemici
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hava kompresörleri geniş endüstriyel alanlarda aktif olarak kullanılarak basınçlı hava ihtiyacını karşılayan makinelerdir. Sıkıştırma tekniklerine göre pozitif yer değiştirmeli ve dinamik kompresörler olmak üzere iki grupta incelenmektedir. Pozitif deplasmanlı kompresörler sınıfına giren yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörleri yüksek enerji verimliliği ile sektörde yaygın olarak tercih edilen önemli bir alternatif olarak kullanılmaktadır. Yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinin soğutma sistemi tasarımı bu kompresörlerin enerji tüketimine doğrudan etki ederek enerji verimliliğinde kritik rol oynamaktadır. Yapılan çalışma, yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinin soğutma sisteminde yaygın olarak kullanılan çapraz akışlı kanatlı ve plakalı tip bir ısı değiştiricisinin matematiksel olarak modellenip, deneysel ortamda yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinde yapılan deneyler ile doğrulanmasını kapsamaktadır. Matematiksel modelleme aşamasında, kanatlı ve plakalı tip ısı değiştiricisinin tasarım kriterleri belirlenmiştir. Kanat geometrisi olarak sıcak akışkanlar için şaşırtmalı tip, soğuk akışkan için ise dalgalı tip kanat geometrisine uygun korelasyonlar kullanılmıştır. Oluşturulan modelde epsilon-NTU metodolojisi kullanılarak kanatlı ve plakalı tip ısı değiştiricisinin performansı bir boyutlu olarak analiz edilmiştir. Soğutma esnasında sistemden ısıl yükün atılmasını zorunlu taşınım ile sağlayan soğutma fanları, sağlayıcının verdiği performans verileri doğrultusunda matematiksel modele dahil edilmiştir. Deneysel ortamda yedi farklı hava kompresöründe test edilen kanatlı ve plakalı tip ısı değiştirici performansı, oluşturulan matematiksel model ile doğrulanmıştır. Deneysel çıktılar ile model çıktıları incelendiğinde sıcak akışkan çıkış sıcaklıkları arasındaki fark hava-hava ısı değiştiricisinde -1,23°C ile 1,66°C arasında, yağ-hava ısı değiştiricisinde 1,1°C ile 5,13°C arasında olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan doğrulama çalışması, kanatlı ve plakalı tip ısı değiştirici performansının doğru bir şekilde analiz edilerek hızlı bir şekilde değerlendirilmesine önemli bir katkı sağlamıştır. Doğrulanmış model, test gereksinimlerinin minimize edilmesine ve işletme maliyetlerinin düşürülmesine olanak sağlamıştır. Oluşturulan bir boyutlu model ile yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinin çalışma koşullarına uygun ısı değiştirici boyutlandırması, soğutma sistemi maliyetlerinin düşürülmesinde ve kompresör enerji verimliliğinin artırılmasında önemli bir rol oynayacaktır.