Numerical and experimental investigation of forced filmwise condensation over bundle of tubes in the presence of noncondensable gases
Yoğuşmayan gazların mevcut olduğu ortamda tüp kümeleri üzerindeki zorlanmış film yoğuşmanın sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 199286
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEMİL YAMALI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Zorlanmış yoğuşma, Düzgün akış, Yatay silindir, Eğim, Yoğuşmayan gaz, Forced Condensation, laminar flow, horizontal cylinder, inclinationangle, non-condensable gas
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 266
Özet
Bu çalışmada, yatay borulardan oluşan bir düşey boru demetinin üstündezorlanmış film yoğuşması problemi nümerik ve deneysel yöntemlerle incelenmiştir.Sıvı ve buhar-hava karışımı sınır tabakaları örtülü sonlu fark yaklaşımı kullanılarakçözdürülmüş. Serbest akış içerisindeki yoğuşmayan gaz (hava) konsantrasyonu,serbest akış hızı (Reynolds sayısı), silindir çapı, sıcaklık farkı ve eğim açısı gibiparametrelerin yoğuşma üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Sıralı ve şaşırtmalı borudüzenlemeleri dikkate alınmıştır. Matematik model şaşırtmalı silindir etkilerini veyoğuşan suyun silindirlerin merkezine düşmediği durumda en alt silindirlerdeyoğuşmanın nasıl etkilendigini içermektedir. Ayrıca deney düzeneğinin imalatıgerçekleştirilmiş ve deneysel çalışmaya hazırlanmıştır. Teorik sonuçları doğrulamakve yoğuşma sırasındaki ısı transferi olgusunu incelemek için bir takım deneyselçalışma yapılmıştır.Sonuçlar serbest akış hızı (Uâ = 1 - 30 m/s), serbest akışdaki hava oranı(m1,â = 0.01 -0.8), silindir çapı (d = 12.7 -50.8 mm) ve sıcaklılık farkı (Tâ -Tw =10-40 oK) aralıklarında mevcuttur. Elde edilen sonuçlara göre buhar içerisinde küçükmiktarlarda havanın varlığı buhar tarafındaki ısı transferi katsayısında kayda değerazalmaya sebep olmuştur. Ayrıca buhar tarafındaki ısı transferi katsayısı artansilindir çapı ve sıcaklık farkı ile düşüşe geçiyor. Diğer taraftan bu değer artan serbestakış hızı (Reynolds sayısı) ile artıyor. Ortalama ısı transfer katsayısı orta ve altsilindirlerde artan eğim açısı ile artıyor. Bunun tam tersi üst silindir için ortalama ısıtransfer katsayısında kayda değere herhangi bir değişim gözlemlenmemiştir. Bazızıtlıklar gözlemlenmesine rağmen, bu çalışmadan elde edilen sonuçlar literatürdekiteorik ve deneysel sonuçlar ile uyum içerisindedir.Alt silindirlere doğru buhar tarafındaki ısı transferi katsayısında hızlı bir düşüşgözlemlenmiştir. Bu duruma alt silindirlere doğru yoğuşan suyun birikmesi, buharhızının azalması ve yoğuşmayan gaz miktarının (hava) artması gibi etkilerin toplamıneden olabilir.Teorik ve deneysel sonuçlar arasındaki farka kullanılan numerik yaklaşımıniçerdiği hatalar neden olabilir. Bu hatalar kesme ve yuvarlama hatalarını, sıvı-buharara yüzeyinde numerik türev almadan kaynaklanan hataları, özeliklerin sabit olduğuvarsayımını ve başlangıç profillerinin tahminini içermektedir. Bu sapmaların diğerbir sebebide en alt taraftaki tüplerde buhar-hava karışımının sirkülasyonu ve karışımıolabilir.
Özet (Çeviri)
The problem of the forced film condensation heat transfer of pure steam andsteam-air mixture flowing downward a tier of horizontal cylinders is investigatednumerically and experimentally. Liquid and vapor-air mixture boundary layers weresolved by an implicit finite difference scheme. The effects of the free stream non-condensable gas (air) concentration, free stream velocity (Reynolds number),cylinder diameter, temperature difference and angle of inclination on thecondensation heat transfer are analyzed. Inline and staggered tubes arrangements areconsidered. The mathematical model takes into account the effect of staggering ofthe cylinders and how condensation is affected at the lower cylinders whencondensate does not fall on to the center line of the cylinders. An experimental setupwas also manufactured and mounted at METU workshop. A set of experiments wereconducted to observe the condensation heat transfer phenomenon and to verify thetheoretical results.Condensation heat transfer results are available in ranges from(Uâ = 1 - 30 m/s) for free stream velocity, (m1,â = 0.01 -0.8) for free stream air massfraction, (d = 12.7 -50.8 mm) for cylinder diameter and (Tâ -Tw =10-40 K) fortemperature difference. Results show that; a remarked reduction in the vapor sideheat transfer coefficient is noticed when very small amounts of air mass fractionspresent in the vapor. In addition, it decreases by increasing in the cylinder diameterand the temperature difference. On the other hand, it increases by increasing the freestream velocity (Reynolds number). Average heat transfer coefficient at the middleand the bottom cylinders increases by increasing the angle of inclination, whereas, nosignificant change is observed for that of the upper cylinder. Although somediscrepancies are noticed, the present study results are inline and in a reasonableagreement with the theory and experiment in the literature.Down the bank, a rapid decrease in the vapor side heat transfer coefficient isnoticed. It may be resulted from the combined effects of inundation, decrease in thevapor velocity and increase in the non-condensable gas (air) at the bottom cylindersin the bank.Differences between the present study results and the theoretical and theexperimental data may be resulted from the errors in the numerical schemes used.These errors include truncation and round off errors, approximations in the numericaldifferentiation for interfacial fluxes at the vapor-liquid interface, constant propertiesassumption and approximations in the initial profiles. Mixing and re-circulation inthe steam-air mixture at the lower tubes may be the other reasons for thesedeviations.
Benzer Tezler
- Milli kütüphanede bulunan müzik konulu kitaplarla ilgili bibliyografya araştırması (1994-2011)
Bi̇bli̇ography study about the books on musi̇c at the nati̇onal li̇brary (1994-2001)
İDRİS ÇAKIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
BibliyografyaKırıkkale ÜniversitesiMüzik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZNUR ÖZTOSUN ÇAYDERE
- Serebral palsi'li çocuklarda su içi egzersizlerin spastisite ve motor fonksiyonlar üzerine etkisi
EFFECTİVENESS OF AQUATİC EXERCİSES ON SPASTİCİTY AND MOTOR FUNCTİONS OF CHİLDREN WİTH CEREBRAL PALSY
SEVDA ADAR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2013
Fiziksel Tıp ve RehabilitasyonAfyon Kocatepe ÜniversitesiFiziksel Tıp ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT DÜNDAR
- Numerical modeling of the bosphorus exchange flow dynamics
İstanbul Boğazı değişim akımlarının sayısal modellenmesi
ADİL SÖZER
Doktora
İngilizce
2013
Deniz BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiOşinografi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN ÖZSOY
- Kan lekesi tarama testlerinin DNA bütünlüğü üzerine etkileri
Effects of presumptive bloodstain tests on DNA integrity
İPEK ESEN MELEZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2011
Adli TıpAdalet BakanlığıAdli Tıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZEN
DOÇ. DR. CENGİZ HALUK İNCE
- Metamalzemeler, bakışımsız ortam ve mikrodalga uygulamaları
Metamaterials, chiral media and microwave applications
FURKAN DİNÇER
Doktora
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMustafa Kemal ÜniversitesiEnformatik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMİN ÜNAL