Geri Dön

Modeling of hydrodynamics and heat transfer in dilute liquid-solid upward flows through an annulus

Eş merkezli iki boru arasında yukarı doğru akan seyreltik katı-sıvı karışımlarında hidrodinamik ve ısı transferinin modellenmesi

  1. Tez No: 119045
  2. Yazar: SENEM ERŞAHİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TÜLAY A. ÖZBELGE, YRD. DOÇ. DR. AHMET N. ERASLAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Sıvı akışı, ısı transferi, sıvı-katı akışı, annulus, yarıçapların oranı, katı faz yoğunluk dağılımı, hız profili, yüzey gerilimi dağılımı, hacimsel sıcaklık, Nusselt sayısı, Reynolds sayısı. Vİ T.CYCKSEKÖ6RETIMICU1ULD B®K0MAJ«IASYQN MERttRİ, Fluid flow, heat transfer, liquid-solid flows, annulus, aspect ratio, solid phase density distribution, velocity profile, shear stress profile, bulk temperature, Nusselt number, Reynolds number. IV
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 173

Özet

oz EŞMERKEZLİ İKİ BORU ARASINDA YUKARI DOĞRU AKAN SEYRELTİR SIVI-KAH KARIŞIMLARINDA HİDRODİNAMİK VE ISI TRANSFERİNİN MODELLENMESİ Erşahin, Senem Yüksek Lisans Tezi, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Tülay A. Özbelge Yardımcı Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Ahmet N. Eraslan Eylül 2002, 172 sayfa Bu çalışmanın amacı, mühendislik uygulamalarında önemli bir yer tutan laminer ve türbülanslı akış rejimleri için, düşey bir“annulus”içinde yukarı doğru akan seyreltik sıvı-katı karışımlarında hidrodinamik ve ısı transferi karakteristiklerinin belirlenmesidir. Model geliştirilirken, sıvı-katı karışımı, sıvı fazındaki katıların varlığı dolayısı ile, radyal yöne göre değişken termo-fiziksel özellikleri olan tek fazlı bir sıvı olarak varsayılmaktadır. Model denklemlerinin çözümünde gereken radyal katı yoğunluk dağılımı verileri, Özbelge & Beyaz (2001) tarafından daha önce yapılmış deneysel bir çalışmadan elde edilmiştir. Ayrıca, bazı varsayımsal radyal katı dağılımlarının sistemin akış özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştirLaminer akışta, hidrodinamik hesaplamaları daha sadedir, ancak ısı transferi hesaplamalarında“Collocation”gibi çok daha detaylı bir metoda gerek duyulmuştur (Madsen & Sincovec, 1979). Türbülanslı akış için, model geliştirilirken Prandtl Mixing Lenght yaklaşımı kullanılmış ve lineer olmayan denklem sistemi MINPACK paketi (Garbow et. al., 1981) içinde bulunan“Powell Hybrid”metodu ile çözülmüştür. Isı transferi hesaplamalarında ise, lineer olmayan sistem lineer hale getirilmiş ve oluşan tri-diyagonal matris sistemi“Thomas Algoritması”ile çözülmüştür (Patankar, 1980). Bu hesaplamalarla, sıvı akışı için, kayma gerilimi, hız dağılımları, maksimum hız ve sıfır kayma gerilimlerinin“annulus”içindeki radyal konumu, iç ve dış cidarlardaki kayma gerilimleri ve sürtünme katsayıları, eksenel basınç kaybı bulunmuştur. Ayrıca, değişik ortalama katı yüklemeleri ve akış Reynolds sayılarında hacimsel sıcaklıklar, Nusselt sayışılan ve ısı transferi katsayıları hesaplanmış ve bu tezin ilgili bölümlerinde rapor edilmiştir. Bulunan sonuçlar göstermektedir ki, ortalama katı yüklemesi arttıkça, hızın maksimum ve yüzey geriliminin sıfır olduğu nokta Reynolds sayısı sabitken iç duvara doğru yaklaşmakta, ve aynı eğilim katı yüklemesi sabitken Reynolds sayısının artışıyla elde edilmektedir. Katı parçacıklarının eklenmesi ile ısı transferindeki çoğalma, Nusselt sayılan ve ısı transferi katsayılarının artışıyla gösterilmektedir. Ayrıca, giriş sıcaklığı ve test kesitinin uzunluğundaki artış soğuma işlemini pozitif olarak etkilemektedir. Temsilen birtakım sonuçlar literatürle kıyaslanmış ve uyumlu oldukları bulunmuştur.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT MODELING OF HYDRODYNAMICS AND HEAT TRANSFER IN DILUTE LIQUID-SOLID UPWARD FLOWS THROUGH AN ANNULUS Erşahin, Senem M.Sc, Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Tülay A. Özbelge Co-Supervisor: Asst. Prof. Dr. Ahmet N. Eraslan September 2002, 172 pages The objective of this study is to determine the hydrodynamics and heat transfer characteristics of liquid-solid suspensions flowing upward through a vertical annulus in laminar and turbulent flow regimes, which have important engineering applications. In the model, the slurry is assumed to be a single-phase fluid with locally variable physical thermo-properties in the radial direction, due to the presence of solids in liquid phase. The necessary data of radial solid density distributions (RSDDs) for the solution of model equations are provided from a previous experimental study by Özbelge & Beyaz (2001). Also, the effects of some hypothetical RSDDs on the flow parameters of the system are analyzed. mFor laminar flow, hydrodynamic calculations are less complex; however heat transfer calculations need the use of a more detailed numerical method of“Collocation”(Madsen & Sincovec, 1979). For turbulent flow, Prandtl Mixing Length approximation is used in the model development, and the resulting nonlinear system of equations is solved by Powell Hybrid Method included in the MINPACK package (Garbow et. al., 1981). In turbulent heat transfer calculations, the derived nonlinear system of equations is linearized to form a tri-diagonal matrix, which is then solved by the Thomas Algorithm (Patankar, 1980). With these calculations, the shear stress and velocity distributions, radial location of maximum velocity and zero shear stress in the annulus, the shear stresses and the friction factors at the inner and outer walls, axial pressure gradient are predicted. Also, the bulk mean temperatures, slurry Nusselt numbers and heat transfer coefficients at different average solid loadings and flow Reynolds numbers are calculated from the model equations and reported in the related sections of this thesis. The predicted results indicate that the radial location of the maximum velocity and the zero shear stress [rm] approaches to the inner wall as the average solid loading is increased at a constant Reynolds number, and the same trend occurs as Reynolds number decreases keeping the solid loading constant. The enhancement of heat transfer by the addition of solid particles is proven with the increasing values of slurry Nusselt numbers and the heat transfer coefficients. Also, the increases in the inlet slurry temperature and the length of the test section yield positive effects on the enhancement of cooling process. Some representative results are compared with the literature, and it is found that good agreement exists.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    180830

    Simulation of circulating fluidized bed combustors

    Dolaşımlı akışkan yataklı yakıcıların benzetişimi

    YUSUF GÖĞEBAKAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. NEVİN SELÇUK

  2. Tez No

    436252

    Dikdörtgen kesitli mikrokanallarda ZnO-etilen glikol nanoakışkanının akış ve ısı transferi karakteristiklerinin sayısal olarak modellenmesi

    Computational modeling of fluid flow and heat transfer characteristics of ZnO-ethylene glycol nanofluid through rectangular cross-sectioned microchannels

    CÜNEYT UYSAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KAMİL ARSLAN

  3. Tez No

    698448

    Experimental and numerical investigation of single and multiple droplet interactions with high-temperature surfaces

    Yüksek sıcaklığa sahip yüzeylerde tek ve çoklu damlacık etkileşimlerinin deneysel ve sayısal incelenmesi

    AHMET GÜLTEKİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜNER ÇOLAK

  4. Tez No

    899819

    Assesment of the predictive capability of eulerian-eulerian modeling approach for the spouted bed thermal receivers

    Euler-euler modelleme yönteminin taşkın yatak ısıl alıcıları için kestirim yeteneğinin değerlendirilmesi

    CANKUT ERKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT KÖKSAL

  5. Tez No

    642771

    Akışkan yatak kurutma sisteminde hesaplamalı akış dinamiği analizleri

    Computational fluid dynamics analysis for a fluidized bed dryer system

    ALPER DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SENEM ŞENTÜRK LÜLE

Geri Dön