Numerical optimization of a finned tube gas to liquid heat exchanger
Kanatlı borulu gazdan sıvıya ısı değiştirgecinin sayısal optimizasyonu
- Tez No: 251074
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER İLKEN, YRD. DOÇ. DR. AYTUNÇ EREK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 169
Özet
Bu tezde kanatlı borulu gazdan sıvıya ısı değiştirgecinin kanat ve kanat üzerindeki çıkıntılarının boyut ve şekillerinin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bir kombi cihazının ısı değiştirgeci ölçüleri temel alınarak düz kanat ve üzerinde yer alan farklı şekillerdeki üç değişik çıkıntı ile ilgili pek çok parametre incelenmiştir. İncelenmekte olan çıkıntılar balkon, kanatçık ve baskı tipi çıkıntı yüzeylerdir. Parametrik çalışmada kullanılan geometrik ölçüler gerçek uygulama değerleri içerisinde kalacak şekilde seçilmiştir. Çeşitli ısı değiştirgeci modelleri Fluent isimli bir HAD programı vasıtasıyla analiz edilmiştir. Analizlerde sınır koşulları olarak kombi cihazının gerçek çalışma koşulları kullanılmıştır. İlk olarak, en iyi düz kanat geometrisi belirlenmiş, daha sonra çıkıntı yüzeylerin en iyi geometrik ölçüleri ve kanat üzeri yerleşimleri tespit edilmiş, son olarak da düz kanat üzerinde her üç çıkıntı tipinin bir arada bulunduğu durumun etkileri incelenmiştir. Sonuç olarak, incelenen kanat modelleri içerisinde en iyi kanatın I5B2W3 ismi verilen kanat olduğu tespit edilmiştir. Sınır koşulu olarak gerçek çalışma koşullarının uygulanması ve üç değişik çıkıntının hem tek tek hem de birlikte kullanılmaları durumundaki etkilerinin incelenmesi bu çalışmanın getirdiği yeniliklerdir. Çalışmada kullanılan sayısal modellerin sınanması amacıyla, Wu ve Tao tarafından gerçekleştirilmiş bir sayısal ve deneysel çalışmanın sonuçlarıyla karşılaştırma gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırma amacıyla oluşturulan modellerden elde edilen sonuçlar Wu ve Tao tarafından verilmiş olan sonuçlarla iyi bir uyum göstermektedir. Isı değiştirgecinin modellenmesinde kullanılabilecek iki alternatif de değerlendirilmiştir. Simetri sınır koşulu kullanılan alternatif model ile periyodik sınır koşulu kullanılan diğer alternatif modellerden elde edilen sonuçlar birbirleriyle çok büyük bir yakınlık göstermektedir. Bu sonuçlar göz önüne alınarak elde edilen sayısal sonuçların güvenilir olduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
The optimization of the fin and protrusion dimensions and shapes of finned tube gas to liquid heat exchangers are performed numerically in this thesis. The dimensions of a commercially available heat exchanger of a combi boiler apparatus are taken as basic dimensions and various parameters about plate fin and three different protrusions, namely balcony, winglet and imprint, are examined step by step. The study is realized within the geometrical dimension range used in actual applications. The numerical analyses of several heat exchangers are performed using Fluent CFD software. The boundary conditions used in the numerical investigation are taken from the actual operating conditions of the combi boiler heater apparatus. Firstly, the best plate fin geometry is determined. Secondly, the best protrusion dimensions are obtained. Finally, the effects of three protrusion placement on plate fin surface are examined. The fin I5B2W3 is determined as the best among the investigated fins. The use of actual operating conditions as boundary conditions and the investigation of the individual and cumulative effects of three different protrusions are the novelties of the study. In order to validate the numerical models, a comparison with a computational and experimental study performed by Wu and Tao is also made. The results of the models created for comparison purpose show good agreement with the results given by Wu and Tao. It is also observed that results obtained from the two alternatives for the modeling, one with symmetrical and the other with periodic boundary condition, are very close. According to these results, it is concluded that the numerical outcomes obtained in the present study are reliable.
Benzer Tezler
- Kanatlı borulu ısı değiştiricilerinde devrelemenin ısı transferi ve basınç düşümüne etkisinin sayısal olarak incelenmesi ve optimizasyonu
Numerical investigation and optimization of the effect of heat transfer and pressure drop on the circuit in finned tube heat exchangers
ATALAY YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ
- Numerical calculation of heat transfer and pressure drop in axially finned in-line and staggered tube bank heat exchangers
Eksenel kanatlı düzgün ve kaydırılmış sıralı boru demeti ısı değiştirgeçlerinde ısı geçişi ve basınç düşümünün sayısal hesaplaması
MUHAMMET NASIF KURU
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER YILMAZ
- Airfoil tip kanatlı çapraz akışlı ısı değiştiricisinde akış ve ısı transferinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of flow and heat transfer in airfoil type finned cross flow heat exchanger
OKAN KAAN AKSUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSAK KOTCİOĞLU
- Experimental and numerical investigations of effect of a heat pipe in the metal hydride tank for the hydriding process
Metal hidrit tankında ısı borusunun hidrürleme işlemine etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
FAWZI ALI MOHAMED ELHAMSHRI
Doktora
İngilizce
2019
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET KAYFECİ
- NiCoCrAlY+YSZ ile kaplanmış kanatçıklı diskin dinamik sonluelemanlar analizi ve toplu parametreli sistem ilemodellenmesi
Dynamic fem analysis and modeling of NiCoCrAlY+YSZ coated blisk with lumped parameter system
MUSTAFA YİĞİT OTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAHİT MERMERTAŞ