Mini kanallar içerisinde tek fazlı akış ve ısı taşınımının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental analysis of fluid flow and convective heat transfer in mini-channels
- Tez No: 178988
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL YALÇIN URALCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Halka Akıs, Helisel Kanal, yilestirme, Tasınım, Tek Faz, Annulus Flow, Helical Channel, Enhancement, Convection, Single Phase
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Isı degistirme cihazlarının tasarımının ekonomi ve verimdeki öneminden dolayı akademik ve endüstriyel sahadaki en önemli arastırma alanlarından biri ısı geçisini iyilestirme olusturmaktadır. Isı geçisini iyilestirme, birim ısı geçis yüzeyinden ısı geçis oranını artırmakla mümkündür. Isı geçisini iyilestirmenin çesitli yolları vardır. yilestirme metotları ya ısı geçis yüzeyinin alanını ya türbülans seviyesini ya da akıskan parçacıkları ile yüzey arasındaki ortalama temas süresini artırmayı amaçlar. Isı geçis katsayısının artırılmasını amaçlayan tekniklerle karsılastırıldıgında uzatılmıs yüzeylerin kullanımında oldugu gibi tek basına yüzey alanını artırmak daha çok malzeme harcaması, imalat süreci ve ısı degistirme cihazı tarafından isgal edilen alanı gerektirir. Bu çalısmada, daha uzun süreler boyunca ısı geçis yüzeyiyle temas halindeki akıskan parçacıklarını korumayı amaçlayan iyilestirme teknigi test edilmistir, bu yüzden bir yandan türbülans siddeti artırılırken ısı degistiricinin boru içindeki akıskanın gergin durumu süresince daha fazla enerji degistirmesi saglanmıstır. Silindirik bir borudaki iç akıs bu amacı test etmek için temel alınmıstır. Teknigin gelistirilmesinde ikinci adım, boru içine es eksenli katı silindirik bir çubuk sokulması, böylelikle boru ve çubuk arasında bir halka akıs olusturulmasıdır. Bu teknigin son adımı halka içine sıkı geçmis helisel kanat eklenmesi ve dıs boru, silindirik çubuk ve helisel kanat arasında kusatılmıs helisel kanal boyunca akısı yönlendirmektir. Bu amaçlar için ilk olarak belirli çap ve et kalınlıklı bir boru kabul edilmistir. Daha sonra bes farklı çapa sahip katı silindirik çubuk bu borunun içine es eksenli olarak yerlestirilmis ve halka akıs her bir tasarım için test edilmistir. Son olarak helisel kanat halka bölgeye eklenmis ve etkisi gözlenmistir. Helisel sargının adımı üç degisik degerde ayarlanırken kanat kalınlıgı sabit tutulmustur. Kabul edilen tüm tasarımlar FLUENT yazılım paketi kullanılarak sayısal olarak analiz edilmis olup deneysel olarak ta test edilmistir. Sonuçlar mini aralıklı akıs kanalları için sayısal ve deneysel analizler arasında iyi bir uyum oldugunu göstermistir. Kanal hidrolik çapı mikro aralıklara düsürüldügünde sayısal sonuçlar deneysel sonuçlardan sapma gösterir, bu ise akıskan akısı ve ısı geçisine hükmeden fiziksel mekanizmalardaki bir uyumsuzlugun isaretidir.
Özet (Çeviri)
Enhancement of heat transfer constitutes one of the major research fields in the academic and industrial are due to its importance in economic end efficient design of heat exchange apparatus. Enhancement of heat transfer is possible by means of increasing the rate of heat transfer through a unit heat transfer surface. There are various means of enhancing heat transfer.Enhacement methods aim increasing either the area of the heat transfer surface, or the turbulence level, or the mean duration of contact between fluid particles and the surface. Increasing the surface area, i.e. the use of extended surfaces, alone, requires consumption of more materials, more manufacturing work, and more space occupied by the heat exchange equipment, when compared to techniques aiming the increase of heat transfer coefficient.In this study, the enhancement technique tested aims on keeping the fluid particles in contact with the heat transfer surface for longer periods, thus allowing them to exchange more energy during this elongated stay of the fluid in the heat exchanger tube, while increasing the magnitude of turbulence, as well.Internal flow in a circular tube is considered as the basis to test the target. The second step in the development of the technique is inserting a cylindrical solid rod concentrically in the tube, thus creating an annulus flow between the tube and the insert. The last step of the technique is adding a helical fin which fits tight in the annulus and directs the flow through the helical channel confined between the outer tube, the rod insert and the helical fin. Fort his purpose, a tube with specified diameter and wall thickness is considered first.Then solid cylindrical rods of five different diameters are inserted concentrically within the tube and annular flow is tested for each configuration. Finally, the helical fin is added in the annular gap and its inflence is observed. The thickness of the fin is kept constant while the pitch of helical coil is adjusted to three different values. All configurations considered are analysed numerically using the FLUENT software package and tested experimentally as well. Results show good agreement between numerical and experimental analysis for flow channels of mini sizes. When the channel hydraulic diameter is decreased to micro sizes, numerical results deviate from experimental values, indicating a discrepancy in the physical mechanisms dominating fluid flow and heat transfer.
Benzer Tezler
- Heat and mass transfer characteristic of a micro serpentine channel with a viscoelastic coolant
Viskoelastik akış soğutmalı mikro kıvrımlı kanallarda akış ve ısı transferi
OZAN ODUNCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN
- Periyodik daralan–genişleyen mini kanalda kaynama davranışının incelenmesi
Investigation of boiling behavior in periodic narrowed–expanded mini channel
SELÇUK KIZILCAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiHitit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN KURTBAŞ
- Spiral mini kanalda kaynamalı akış karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of flow boiling characteristics in spiral mini channels
MEHMET ŞENER
- Spiral mini kanallı evaporatör tasarımı ve analizi
Design and analysisof evaporator with spiral mini channel
EREN ALGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiHitit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN KURTBAŞ
- Kanatçıklı minikanalda ısı transferi ve basınç düşümünün deneysel analizi
Experimental analysis of heat transfer and pressure drop in a finned minichannel
BERK ÇEVRİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADIK KAKAÇ