Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Makine Müh.Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ATALAY YILDIRIM
Danışman: Özden Ağra
Özet:
Bu tez çalışmasında doğada ve birçok endüstriyel uygulamada etkili olan damlacık buharlaşması incelenmiştir. Durgun damlacık buharlaşması için matematik ve sayısal model oluşturulup sonuçlar deneysel çalışma ile de doğrulanmıştır. Matematik ve sayısal modellerde ısı ve kütle transferi analizleri yapılmıştır. Deneysel olarak, farklı yüzey pürüzlülük seviyelerine sahip üç farklı katı alt yüzey (cam, plastik ve aluminyum) üzerindeki sabit bir su damlasının buharlaşma karakteristiği araştırılmıştır. Buharlaşma süreci için altı parametrenin etkisi değerlendirildi, bunlar: katı yüzey sıcaklığı (30 °C, 45 °C ve 60 °C), yüzey pürüzlülüğü (P0, P600 ve P60), katı yüzey malzemesinin cinsi (cam, plastik ve aluminyum), damlacık hacmi (3, 5 ve 8 µL), su damlacıklarının başlangıç sıcaklığı (30 °C, 40 °C ve 60 °C) ve katı yüzey eğim açısı (0 derece, 45 derece ve 75 derece) şeklindedir. Taguchi'nin L27 ortogonal dizisi, deneysel çalışmalarda minimum test sayısını belirlemek için kullanılmıştır. Farklı şartlardaki durgun damlacıkların buharlaşma sürelerini belirlemek için Taguchi'den elde edilen veriler varyans analizinde (ANOVA) kullanıldı. Sonuçlar buharlaşma sürelerinin artan katı yüzey sıcaklıkları, artan katı yüzey eğim açısı ve artan başlangıç su damlacığı sıcaklıklarıyla azaldığını göstermektedir. Buna karşılık, buharlaşma sürelerinin artan yüzey pürüzlülüğü ve damlacık hacimleriyle arttığı görülmüştür. ANOVA analizi sonuçlarına göre, yüzey pürüzlülük seviyeleri ve damlacık hacimleri, buharlaşma süresi üzerinde en etkili parametre olan katı yüzey sıcaklıklarından sonra etkili parametreler olarak tespit edilmiştir. Öte yandan, başlangıç su damlacığı sıcaklıkları ve katı yüzey eğim açısının, damlacık buharlaşma süreleri dikkate alındığında daha az etkili olduğu görülmüştür. Buharlaşma süresi için ANOVA analizi ile doğrusal bir regresyon uyumu türetilmiş ve en iyi ortalama sapmanın \%10 olduğu tespit edilmiştir. Deneysel sonuçlar önceki araştırmalarla karşılaştırılmış ve buharlaşma süresinin tüm parametrelerini göze alarak tahmin eden bir korelasyon türetilmiştir. Deneysel çalışmanın yanı sıra OpenFoam programında yatay ve açılı yüzeyler için zamana bağlı buharlaşma süresini hesaplayan bir model oluşturulmuştur. Tez çalışması kapsamında damlacık buharlaşmasına yönelik yapılan deneysel, sayısal ve analitik çalışmaların sonuçları birbiri ile ve literatürdeki çalışmalarla uyumlu sonuçlar vermiştir.