Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: İBRAHİM KAYA
Danışman: Yasin Üst
Özet:
Küresel
rekabet şartları ve Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) tarafından getirilen kademeli
emisyon kurallarında bir geminin ekonomik olarak işletilebilmesi önem arz
etmektedir. Bu bağlamda gemilerde kullanılan ısı değiştiricilerinin belirli
şartlar altında en uygun tasarım parametrelerinin belirlenmesi, gemilerin
ekonomik ömürleri boyunca ciddi maliyetlerden kaçınılmasına ve önemli
miktarlarda tasarruf yapmasına olanak tanır. Çünkü ısı değiştiriciler,
gemilerde kullanılan yardımcı makinelerinin önemli bir kısmını oluşturur ve
çoğu gemi sisteminde kullanılırlar. Bu tez çalışması kapsamında gemilerde yaygın
kullanımı olan borulu ve conta plakalı ısı değiştiricilerin termal dizaynı ve
optimizasyon konuları ele alınmıştır.
Isı
değiştirici tasarımlarında termal analizler önemli bir yer tutmaktadır. Kritik
noktadan uzak ve düşük sıcaklık farklarında akışkan termofiziksel
özelliklerindeki değişimler ihmal edilebilir seviyelerdedir. Bu sayede etkinlik
– transfer birim sayısı veya logaritmik sıcaklık farkı gibi geleneksel termal
analiz yöntemleri Nusselt sayısı ve basınç kayıp korelasyonları ile
kullanılabilir. Fakat iki fazlı akışlar, kritik nokta civarındaki akışlar ve
akışkanların büyük sıcaklık farklarında geleneksel analiz yöntemleri direkt
kullanılamayabilir. Bu tez çalışması kapsamında bu soruna çözüm için çeşitli
nümerik modeller oluşturulmuştur. Oluşturulan modeller boyutsuz, bir boyutlu ve
iki boyutlu termal modeller olarak tanımlanabilir. Isı değiştiricilerinin
yapısal analizler, bu tez çalışması için kapsam dışı olmakla birlikte malzeme
seçimi gibi bazı yapısal hususlar kısıt olarak termal analiz ve optimizasyon
süreçlerine eklenmiştir.
Isı değiştiricisi tasarımında diğer bir önemli husus, ısı değiştiricisi tasarım ve performans parametrelerinin optimizasyonudur. Genellikle ısı değiştiricisinin termal modellerine dayanan amaç ve kısıt fonksiyonlarının doğrusal olmaması, sürekli – kesikli karar değişkenlerinin bir arada bulunması ve yerel optimumlara takılma sorunları sebebiyle optimizasyon süreçleri zorlayıcı olabilir. Bu tez çalışması kapsamında bu gibi zorlukların üstesinden gelebilmek için bilinen optimizasyon yöntemlerinin yanı sıra yenilikçi optimizasyon yöntemleri de sunulmuştur.