Kapalı bir ortamda doğal taşınım ile ısı geçişi sırasında entropi üretiminin incelenmesi
Entropy generation during natural convection in an enclosure
- Tez No: 114450
- Danışmanlar: PROF. DR. L. BERRİN ERBAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kapalı ortam Laminer doğal taşınım Entropi üretimi, Doğal taşınım, Entropi üretimi, Kapalı ortam, Laminer akış, Enclosure Laminar natural convection Entropy generation, Natural convection, Entropy generation, Indoor, Laminar flow
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Bu çalışmada, dik kenarları sabit sıcaklıkta tutuları, alt ve üst kenarı yalıtılmış bir kapalı ortam dikkate alınarak, geçici rejim halinde, laminer doğal taşınımla ısı geçişi sırasındaki entropi üretimi araştırılmıştır. Sol dik kenar için, kenarın tümüyle sabit sıcaklıkta olduğu ve alt yarısının sabit sıcaklıkta olup üst yarısının yalıtıldığı iki farklı durum ele alınmıştır. Dikkate alman akışkanın, başlangıçta hareketsiz ve uniform sıcaklıkta olduğu kabul edilmiştir. Kartezyen iki-boyutlu, zamana bağlı korunum denklemleri, Boussinesq yaklaşımı yapılarak yazılmış ve Kontrol Hacmi metodu göz önünde tutularak sonlu farklar yöntemine göre ayrıklaştırılmıştır. Taşınım-yayınım terimlerinin ayrıklaştırılmasında kuvvet-kuralı şeması uygulanmıştır. Çözümde, vortisite-akım fonksiyonu formülasyonu kullanılmıştır. Gauss-Seidel iterasyon metodu ile sayısal çözüm yapılmıştır. Prandtl sayısı Pr = 1.0 için Rayleigh sayısının Ra = 105, 106, 107, 108 ve 109 değerleri; Pr = 0.01 için ise Rayleigh sayısının Ra = 102, 103, 104 ve 105 değerleri dikkate alınarak geçici rejim halinde, sol kenarın iki farklı durumunda; ortalama Nusselt sayıları, hız bileşenleri, akım fonksiyonları, vortisiteler, izotermler, ısı geçişinden dolayı entropi üretimleri, sürtünmeden dolayı entropi üretimleri ve entropi üretim sayıları hesaplanmıştır. Sol duvarın tümüyle sabit sıcaklıkta olduğu durumda hız bileşenleri, akım çizgileri, izotermler ve entropi üretimlerinde simetrik bir yapı elde edilmiş ve ikinci durumda, bu yapının bozulduğu görülmüştür. Sol duvarın tümüyle ve yarısına kadar sabit sıcaklıkta olduğu her iki durum için de, ilerleyen zamanla birlikte, entropi üretim değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Literatürdeki sonuçlara uygun olarak, ısı geçişinden dolayı entropi üretiminin, sıcaklık gradyeninin büyük ve izotermlerin sık olduğu dik kenarlar boyunca yoğun olduğu, sürtünmeden dolayı entropi üretiminin de hız profillerine bağlı olarak hız gradyenlerinin büyük ve eşhız eğrilerinin yoğun olduğu kenarlar boyunca en yüksek değerini aldığı görülmüştür. Kapalı ortamın iç bölgesinde ise kenarlara göre daha düşük değerde entropi üretimi elde edilmiştir. Entropi üretim sayısı, ısı geçişinden dolayı olan entropi üretimine çok yakın değerde bulunmuştur. Dikkate alınan her iki Prandtl sayısı için de Rayleigh sayısı arttığında, ısı geçişindetaşımının baskın mekanizma olduğu ve sınır tabaka kalınlıklarının azaldığı gözlenmiştir. Buna bağlı olarak kenarlara yakın bölgelerdeki hız ve sıcaklık gradyenl erinin değeri arttığından, ısı geçişi ve sürtünmeden dolayı olan entropi üretimlerinin, kenarlara yakın bölgelerde yüksek değerlerde olduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
VI SUMMARY In this study, the entropy generation during transient laminar natural convection in an enclosure with heater and cooler on the vertical walls has been investigated. The top and bottom horizontal walls of the enclosure are insulated. At the left side two different cases have been considered. At the first case, the left side is completely at constant temperature, at the second case, the half of the side is at constant temperature, the remaining part is insulated. The enclosure is initially occupied by motionless fluid at the uniform temperature. The time-dependent two-dimensional governing equations in Cartesian coordinates have been written by using the Boussinesq approximation. The problem has been solved numerically using the control volume method. A power-law scheme has been employed to approximate the convection and diffusion terms. The stream function-vorticity formulation and Gauss-Seidel iteration technique have been used for getting the results. The average Nusselt numbers, velocity components, stream functions, vorcities, isotherms, the entropy generation due to heat transfer, the entropy generation due to fluid frictions and the entropy generation numbers have been calculated for two boundary cases by considering the values for the Rayleigh numbers Ra = 105, 106, 107, 108 and 109 for the Prandtl number Pr = 1.0 and Ra = 102, 103, 104 and 105 for the Prandtl number Pr = 0.01. At the case of the left side wall which is completely at constant temperature, velocity components, streamlines, isotherms and the entropy generations have been obtained as symmetrically distributed. At the second case, this distribution for all the items considered has been found as disturbed. For both cases, it has been observed that the values of the entropy generations increase by increasing time. In accordance with the results found in the literatür survey, the entropy generation due to heat transfer takes its highest value at the regions having the highest temperature gradients. The entropy generation due to fluid friction takes its highest value at the regions having the highest velocity gradients and having the intensive velocity conturs depend on the velocity profiles. It is found that the value of the entropy generation inside the enclosure is lower than that of the sides. It has been obtained that the entropygeneration number is close to the value entropy generation due to heat transfer. The convection becomes dominant in heat transfer and the boundary layer thickness decreases while the Rayleigh numbers increase at all Prandtl numbers. Consequently, it has been found that the entropy generations due to heat transfer and the entropy generations due to fluid friction are high at near the side regions since the values of the velocity and temperature gradients increase at near the sides.
Benzer Tezler
- Ağızlık açma mekanizmalarının tasarımı
Başlık çevirisi yok
RECEP EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL R. ALPAY
- 1,3-difenil-4,5-bis(hidroksiimino)-imidazolidin ve Ni(II), Cu(II), Pd(II), UO2(VI) komplekslerinin sentezi
Başlık çevirisi yok
VEFA AHSEN
Doktora
Türkçe
1984
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER BEKAROĞLU
- New algorithms and techniques for microprocessor-controlled PWM induction drives
Başlık çevirisi yok
OSMAN KÜKRER
Doktora
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. BÜLENT ERTAN
- Yerli yapım çekiçli yem değirmenleri üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
HASAN YUMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiTarımsal Mekanizasyon Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUMAN SUNGUR
- Wistar tipi erkek farelerin gastrointestinal kanal duvarında yaygın apud hücrelerinin türleriyle dağılımlarının modifiye gümüşleme metodlarıyla ışık mikroskobu düzeyinde incelenmesi
Başlık çevirisi yok
MEVLÜT ASAR
Doktora
Türkçe
1986
MorfolojiAkdeniz ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL TEKELİOĞLU