Kanatlı-Borulu Isı Değiştiricilerde Isı Transfer Performansına Etki Eden Parametreler: Deneysel ve HAD Yaklaşımı
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: İSMAİL SEVİMLİ
Danışman: Zafer Gemici
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, ev tipi buzdolaplarının taze gıda kabininde kullanılan kanatlı-borulu ısı değiştiricilerin farklı su sıcaklığı, su debisi ve hava debisi değerlerinde ısı transferi performansı deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışmaların yapılmasındaki amaç, kanatlı-borulu ısı değiştiricilerin geometrik tasarım parametrelerinin; kapasite, ısı transfer katsayısı, basınç düşüşü üzerindeki etkilerinin inceleneceği HAD analizi için doğrulama veri setinin oluşturulmasıdır. Deneysel altyapı; rüzgâr tüneli ile hava debisi kontrol edilen bir akış kanalı, bu akış kanalı içerisine yerleştirilmiş bir ısı değiştirici, su banyosu, veri toplama sistemi, diyafram pompa, rotametre, termokupllar, manometre ve iklimlendirme sistemi bileşenlerinden oluşmaktadır. Kullanılan akışkanlar, boru içerisinde sıcak su ve boru dışında ise havadır. Isı değiştiricisinin, sistem basınç düşüşü eğrisi 0-80 L/s debi aralığı için elde edilmiştir. Deney çalışmaları sonucunda oluşturulan veri seti, ANSYS Fluent programında oluşturulan analizler ile karşılaştırılarak deneysel ile HAD çalışmaları arasında basınç düşüşünde %12,2, ısı transferinde ise hava tarafı için %12 ve su tarafı için %17,8 hata ile analiz sonuçları elde edilmiştir. HAD analizleri sayesinde deneysel sistemde kullanılan ısı değiştiricisi için f sürtünme katsayısı ve Nusselt sayısı korelasyonları elde edilmiştir. Doğrulaması gerçekleştirilen analiz geometrisi üzerinden kanat sayısı, kanat kalınlığı, kanat tipi, boru çapı ve boru akış yönündeki aralığı geometrik parametrelerinin ısı transferi performansına ve basınç düşüşüne olan etkileri incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda; kanat kalınlığının artışının yarattığı ısı transferi avantajının basınç kaybına oranla daha düşük olduğunu ve bu nedenle genel ısı değiştirici performansında bir düşüşe neden olduğunu göstermiştir. Boru çapının 8,8 mm'den 10 mm'ye çıkartılması, 508>Re>1524 Reynolds sayısı aralığında genel ısı değiştirici performansını %7-7,64 oranında düşürmüştür. Borular arası dikey mesafenin artması sonucunda ısı transferi kötüleşmiş ve basınç kaybında kayda değer bir değişiklik olmamıştır. Bu durum, genel ısı değiştirici performansının düşüşüne neden olmuştur. Parçalı ve parçalı-şaşırtmalı geometrilerinin genel ısı değiştirici performansı, 450>Re>763 aralığında temel alınan geometriden sırasıyla %13,26-12,10 ve %18,43-15,99 daha iyidir. Dalgalı15° geometrisi, 450>Re>763 aralığında Eksiltilmiş2 geometrisine göre %0,94-2,38 daha iyi performans gösterirken, Dalgalı30° geometrisi ise aynı koşullarda Eksiltilmiş2'ye oranla %3,44-4,58 daha yüksek genel ısı değiştirici performansı sergilemektedir.