Yatay yüzey üzerinde çekirdekli havuz kaynamasında ısı geçişine gözenekli kaplamanın etkisi
Effect of porous matriz on heat transfer in nucleate pool boiling on flat surface
- Tez No: 142649
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. İ. YALÇIN URALCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
YATAY YÜZEY ÜZERİNDE ÇEKİRDEKLİ HAVUZ KAYNAMASINDA ISI GEÇİŞİNE GÖZENEKLİ KAPLAMANIN ETKİSİ ÖZET Havuz kaynamasında ısı geçişinin iyileştirmesi konusunda araştırma ve geliştirmeler gerek bilimsel, gerekse endüstriyel açıdan oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Isı geçişinin iyileştirilmesinde (enhancement, augmentation, intensification), en önemli ilerlemelerin kaydedildiği uygulamalardan biri de, çekirdekli kaynamayı iyileştiren özel yüzey geometrileridir. Bu özel yüzey geometrilerinde çok düşük kızgınlık derecesinde çekirdekli kaynama başlayabilir, böylece tek fazlı taşınımla olan ısı iletimine oranla ısı taşınım katsayısı yükselir. Bu da bu tür yüzeylerin yüksek verimli ısı değiştirgeçlerinde kullanılmasını çekici bir hale getirir. Kaynama yüzeyi üzerinde gözenekli bir tabaka oluşturan durağan taneciklerin etkisini bir çok araştırmacı incelemiştir. Bu çalışmaların çoğunda, tanecikler üzerlerine yerleştirilen delikli bir levha ile bastırılarak, yüzeye bitişik hareketsiz gözenekli bir tabaka oluşturulmuştur. Bu çalışmalarda kaynama eğrisinin birbirinden ayrı ve dar bölgeleri incelenmiştir. Bunun yanı sıra araştırmalar, çap, yoğunluk ve ısı iletim katsayısı gibi tanecik parametreleri bakımından da oldukça farklıdır. Bu çalışmada da, hareketi sınırlandırılan küresel taneciklerin, yatay düz bir bakır yüzey üzerinde, suyun atmosferik basınçtaki havuz kaynamasına etkileri deneysel olarak incelenmiştir. 3 mm çapındaki küresel cam taneciklerin kullanıldığı deneyler, su için tipik çekirdekli kaynama bölgesi olan 2.6-190 kW/m2 ısı akısı aralığında yapılmıştır. Tanecikler kullanılmadan yapılan ilk deneylerde, düz yüzeyin havuz kaynama eğrisi elde edilmiştir. Daha sonra yüzey üzerine toplam tabaka kalınlığı sırasıyla 27 ve 54 mm olan küresel cam tanecikler konularak, aynı ısı akısı aralığında deneyler tekrarlanmıştır. Deney sonuçları, taneciklerin incelenen ısı akısı aralığında etkin sıcaklık farkını azalttıklarım, yani ısı geçişi mekanizmasını iyileştirdiklerini göstermektedir. Deneylerde özellikle düşük sıcaklık farklarında 10 kat bir iyileşme elde edilmiştir. Bu iyileşme etkisi sıcaklık farkı değerleri yükseldikçe azalmaktadır. Bu iyileşme oranlan tanecik tabaka kalınlığı 27 mm den 54 mm geçildiğinde düşük XIIsıcaklık farkları için aynı iyileştirme gerçekleşirken yaklaşık sıcaklık farkı 3.9 K'den sonra ısı geçişinin iyileşmesine katkısı azalmaktadır. Düz yüzeyin havuz kaynaması eğrisi için yarı-ampirik bir matematik model geliştirilerek, sonuçları deney verileri ile karşılaştırılmıştır. Isı geçişine katkısı bulunan fiziksel mekanizmalar yorumlanarak modele dahil edilmişlerdir. Isı geçiş yüzeyinin kaynamayla ilgili özeliklerini temsil eden ampirik sabitler ise deney verileri ile elde edilmiştir. Model sonuçları ile deney verileri arasındaki uyum oldukça iyidir. XIII
Özet (Çeviri)
EFFECT OF POROUS MATRIX ON HEAT TRANSFER IN NUCLEATE POOL BOILING ON FLAT SURFACE SUMMARY Enhancement of pool boiling heat transfer is an active area of research and develpoment because of its academic and industrial importance. Special surface geometries that promote high-performance nucleate boiling constitute one of the most significant advances in enhanced heat transfer technology. On these special surfaces geometries wall superheat of a very small degree can start nucleate boiling, thereby raising the heat transfer coefficient order of magnitudes higher than that of convective heat transfer. High heat transfer coefficients with such small temperature differences make these surface structure very attractive to high efficiency heat exchangers. The effect of stationary particles forming a porous bed on a pool boiling surface has been studied by a great deal of researchers. In most of these studies, the bed is confined by means of a screen plate which is pressed on the bed and a static porous medium adjoining the surface is formed. In these studies, separate and narrow ranges of the boiling curve are covered. Studies also differ in terms of the particle parameters, i.e., the diameter, density and thermal conductivity. In the present study, an experimental analysis of the effect of confined spherical particles on pool boiling of atmospheric water above a horizontal smooth copper surface is performed. Tests were carried out with glass beads of 3 mm diameter. The heat flux range employed was 2.6 to 190 kW/m2 which is typical for nucleate boiling of water. Experiments were carried out first for surface without particles and boiling curve for ordinary pool boiling was obtained. Then, the surface was covered with respectively layer of 27 and 54 mm confined spherical glass particles and experiments were carried out for similar heat fluxes. Results show that particles cause a decrease in wall superheat for the considered heat flux range, therefore enhancing the heat transfer mechanism. The enhancement ratio obtained in the experiments is 10 especially during the low superheat values. The enhancement effect decreases when the superheat value XIVincreases. These enhancement effect are nearly similar for the layer thickness of 27 and 54 mm in low superheat values. However, the contribution of the increase in superheat to heat transfer enhancement decreases, when the superheat value exceeds 3.9 K. A semi-empirical mathematical model is developed for ordinary nucleate pool boiling and its results are compared with the experimental data. Interpretations of physical mechanisms contributing to the total heat transfer are included in the model and empirical constants representing the boiling related characteristics of the heat transfer surface are derived from the experimental data. Agreement between model results and experimental data are quite satisfactory. XV
Benzer Tezler
- Çekirdekli havuz kaynamasında ısı geçişine katı taneciklerin etkisi
Effect of solid particles on heat transfer in nucleate pool boiling
HASAN KÜÇÜK
Doktora
Türkçe
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İ. YALÇIN URALCAN
- Micro/nano-engineered techniques for enhanced pool boiling heat transfer
Havuz kaynaklı ısı transferi için mikro / nano mühendisli teknikleri
ABDOLALİ KHALILI SADAGHIANI
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KOŞAR
- 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
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Çelik çekirdekli bir burkulması önlenmiş çaprazın (BÖÇ) histeretik davranışı ve BÖÇ'lü bir çelik bina tasarımı
Hysteretic behavior of steel core buckling restrained brace (BRBs) and design of a steel building incorporating BRBs
SEÇKİN ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. OĞUZ CEM ÇELİK
- Çelik ve alüminyum alaşımlı çekirdekli burkulması önlenmiş çaprazların (BÖÇ) tasarımı, üretimi ve yön değiştiren tekrarlı yükler etkisindeki davranışı
Design, fabrication, and cyclic behavior of steel and aluminum alloy core buckling restrained braces (BRBs)
ÇİGDEM KARATAŞ
Doktora
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK