Soğutucu akışkanların yatay boru içinde halka akış şartlarında yoğuşmasının incelenmesi
Condensation of refrigerants in a horizontal tube in annular flow regime
- Tez No: 213543
- Danışmanlar: PROF.DR. İSMAİL TEKE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: ki fazlı akıs, düz boru, yoğusma, alternatif akıskan, Two phase flow, smooth pipe, condensation, alternative refrigerant
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Ozon tabakasında meydana gelen delinme ile de kendini gösteren küresel ısınma dünyanın büyük çevre sorunlarından biridir. Kloroflorokarbon (CFC) içerikli soğutucu akıskanlar bu çevre sorunlarının en büyük nedenlerinden birisi olarak gösterilmistir. Montreal protokolünün imzalanması ile alternatif soğutucu akıskanlar hakkında genis çaplı bir arastırma baslamıstır. Bu doktora tez çalısmasında, alternatif soğutucu akıskanlardan ?sobütan'ın yatay boru içindeki yoğusmasında ısı tasınım katsayısı ve basınç düsümü deneysel ve teorik olarak incelenmistir. Tez çalısması yedi ana bölümden olusmaktadır. Birinci bölümde çalısmaya baslama nedenleri ve ulasılmak istenen sonuçlar genel olarak açıklanarak konuya giris yapılmıstır ?kinci bölümde soğutucu akıskanlardan beklenen özellikler ve deneysel çalısmanın yapıldığı soğutucu akıskan ?sobütan hakkında bilgi verilmistir. Üçüncü bölüm, konu ile ilgili yapılan literatür arastırmasını kapsamaktadır. ?ki fazlı akıslarda ifade edilmesinde tasınım katsayısının ve basınç düsümü ifadelerinin belirlenebilmesi için akım tipinin doğru olarak belirlenmesi gereklidir. Bu nedenle literatür arastırmasının ilk bölümünde basınç düsümü, tasınım katsayısı ve akım tipinin belirlenmesinde etkin bir parametre olan bosluk oranı ifadesi ve gelistirilen korelasyonlar anlatılıp ardından akım tipleri basınç düsümü, ve son olarak da tasınım katsayısı ile ilgili yapılan arastırmalar değerlendirilmistir. Bu bölümün sonunda R600a akıskanı ile yapılan sınırlı sayıdaki yayınlar ve bu çalısmanın önemi anlatılmıstır. Dördüncü bölümde; deneysel çalısmalar açıklanmıstır. Öncelikle deney tesisatının kısımları tanıtıldıktan sonra devreleri detaylı olarak anlatılmıstır. Daha sonra da deney tesisatının çalısmaya hazırlanma evreleri, hesap yöntemi ve belirsizliklerin tespiti yapılmıstır. Besinci bölümde deneysel sonuçlar değerlendirilmistir. Deneyler; kurulan deney tesisatında, iç çapı 4mm olan pürüzsüz düz boru içinde gerçeklestirilmistir. Yapılan bu çalısma, temelde ısıl analiz ve basınç düsümü analizi olarak iki kısma ayrılabilir. Isıl analiz kısmında soğutucu akıskan buharı test bölgesine çesitli doyma sıcaklıklarında, farklı kütlesel debi ve çesitli kuruluk derecelerinde gönderilerek ısı tasınım katsayıları tesbit edilmis ve Nu sayısının kuruluk derecesi ile değisim grafikleri çizilmistir. Deneysel verilerden hareketle, R600a soğutucu akıskanının pürüzsüz yatay boru içinde yoğusmasında Nu sayısı için Nu= 0,04599.Rees 0,8525 korelasyonu önerilmistir. Yeni korelasyon, önceki arastırmacılar tarafından tanımlanan genel kabul görmüs korelasyonlar ile karsılastırıldığında yeni korelasyonun literatürle uyumlu olduğu görülmüstür. Basınç düsümü analizinde de farklı doyma sıcaklığı, kütlesel debi ve kuruluk derecesine bağlı değisim incelenmistir. Deneysel veriler ile sürtünmeden dolayı meydana gelen basınç düsüsü hesaplanmıs ve buna bağlı olarak iki fazlı akısa ait sürtünme katsayısı için Rees'e bağlı bir korelasyon gelistirilmistir. Toplam basınç düsümü içindeki hız değisiminden ve sürtünmeden meydana gelen basınç düsümü değerleri ayrı ayrı hesaplanarak toplam basınç düsümü içindeki değisimleri grafik halinde gösterilmistir. Altıncı bölümde iki fazlı halka akıs sartlarında sıvı filmindeki hız ve sıcaklık dağılımlarına esdeğer tek faz sıvı akısı belirlenerek yoğusmadaki ısı tasınım katsayısını tek faz sıvı için verilen bağıtılardan yararlanarak hesaplanmasını sağlayan bir model gelistirilmistir.Temelde basınç düsüsü ile ısı tasınım katsayısı arasındaki iliskiyi kurmayı amaçlayan bu model sonucunda hesaplanan tasınım katsayısı değerleri ile deneysel değerler birbirleri ile ±%10 aralığında büyük bir uyum göstermistir.
Özet (Çeviri)
Presently, the global warming due to depletion of the ozone layer in the atmosphere is one of the major environmental problems in the world. The chlorofluorocarbon (CFC) refrigerants which are commonly used in refrigeration devices are believed to be the major responsible agents in many environmental issues. Following the signing of the Montreal Protocol, many research studies have been initiated on possible alternative refrigerants. The present doctoral thesis is an experimental study on pressure drops and convective heat transfer coefficients of isobutane, a possible refrigerant, in horizontal tubes. The thesis is composed of seven major parts. In the introduction section, the reasons for initiating this study, as well as the goal of the work are presented. The second part involves a discussion of the properties of isobutane utilized in this work and mentions the desired characteristics of refrigerants, in general. The third part is a literature survey on the topic. It is necessary to clearly determine the flow pattern in two-phase flows in order to evaluate the heat convection coefficient and the pressure drop. Thus, it is for this reason that the data reported in the literature on the so-called void fraction, which is an influential parameter in determinations of pressure drops, heat convection coefficients and the flow patterns, were thoroughly searched. In the last part of this section, the limited studies on the fluid R600a were mentioned. The fourth part of this work is devoted to the experimental work carried out. In this connection, stages in the preparation of the experimental setup, its components, the methods of analyses and the uncertainties were discussed. The fifth part is concerned with the evaluation of the experimental data obtained. The experiments were carried out in a smooth pipe, with an inner diameter of 4 mm, contained within the experimental setup. It is possible to divide this study into two parts as thermal and pressure drop analyses. The thermal analyses involved transfer of vapors of the refrugerant to the test area at various saturation temperatures, with varying mass flow rates and vapor qualities to detemine the heat convection coefficients and to obtain Nu (0.04599 Reeq 0.8525) versus vapor quality graphs. The designated value of Nu is based on the experimental results obtained in condensation of R600a within smooth horizontal pipes. This value of Nu is consistent with the accepted value in the literature. The pressure drop analyses involved similar experiments at various saturation temperatures with varying mass flow rates and vapor qualities. The data obtained from experiments were used to calculate pressuere drops due to friction and to correlate friction coefficients in twophase flow to Reeq. The pressure drops depending on mass flow rates and friction coefficients were individually calculated and their effects on the total pressure were presented graphically. The sixth part of this work was concerned with the determination of one-phase liquid flow which is equivalent to temperature and velocity distributions of liquid film in two-phase circular flow. Thus, a model was developed which enables the calculation of convection heat transfer coefficients based on equations for one-phase liquid. The calculated heat convection coefficient values obtained using this model, which was basically aimed to establish a relationship between pressure drops and heat convection coefficients, were highly compatible ( ± 10% ) with the experimental values.
Benzer Tezler
- Farklı boru tiplerinde yoğuşma ısı transferi karakteristiklerinin makine öğrenmesi algoritmaları ile incelenmesi
Investigation of condensation heat transfer characteristics in different pipe types using machine learning algorithms
BÜŞRA SELENAY ÖNAL
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET SELİM DALKILIÇ
PROF. DR. OKTAY ÖZCAN
- Residential heating application with ground source heat pump; The case of Kirkuk/Iraq
Toprak kaynaklı ısı pompası ile konut ısıtması uygulaması; Kerkük/Irak örneği
JABER ZAINULABDEEN SAQEE SAQEE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ARİF ÖZGÜR
- Kondenser deney sisteminin ön hesaplarının ve kalibrasyon deneylerinin yapılması
Making pre-calculations and calibration experiments of the condenser experimental setup
ÜMİT MURAT BEKTAŞ
- Yatay boruların içinden geçen soğutucular için yoğuşma ısı transfer denklemlerinin irdelenmesi
Investigation of condensation heat transfer equations of refrigerants passing through horizontal pipes
DAMLA YAĞCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA TURHAN ÇOBAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ EMRAH TURGUT
- Farklı tip evaparatör ve ısı değiştirici kullanmanın ısı pompası performansına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of using different evaporators, heat exchangers and refrigerants on the performance of the heat pump
MEHMET AKKOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FADİME ŞİMŞEK