Numerical modelling of frost formation
Karlanma oluşumunun sayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 439520
- Danışmanlar: PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı-Akışkan Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Karlanma oluşumu özellikle soğutma endüstrisinde sıklıkla görülen ve sistemlerde verimlilik kayıplarına yol açan bir problemdir. Bu çalışmada, düz bir levha üzerinde 2-boyutlu olarak karlanma oluşumu sayısal olarak incelenmiş ve kar kalınlığı ve kar yüzey sıcaklığı değerleri tayin edilmeye çalışılarak, literatürde verilmiş olan deneysel veriler ile matematiksel modelin sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonlu farklar yöntemi kullanılarak diferansiyel denklemler çözülmüş, zamandan bağımsız olarak yapılan incelemede taşınım terimleri 2. dereceden“upwinding”metodu ile ayrıklaştırılmış ve MATLAB da kişisel olarak yazılmış kod ile çözümleme yapılmıştır. Önerilen matematiksel model öncelikle 12 deneysel veri ile test edilmiş ve daha sonra 19 farklı deneysel veri ile modelin çıktıları karşılaştırılmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki, önerilen model kar kalınlığı için, giriş havasının özgül nemi 0.00298 kg/kg ve 0.01 kg/kg arasında olduğu koşullarda; hava sıcaklığı 2 °C ve 25 °C, hava giriş hızı 0.6 m/s ve 2.5 m/s ve soğuk yüzey sıcaklığı -20.5 °C ve -4 °C arasında iken gerçeğe yakın sonuçlar vermektedir. Aynı şekilde model, özgül nem 0.01 kg/kg ve 0.01596 kg/kg aralığında olduğunda; hava sıcaklığı 21.85 °C ve 25 °C, hava giriş hızı 0.7 m/s ve 2.92 m/s ve soğuk yüzey sıcaklığı -28.15 °C ve -5 °C arasında iken gerçek koşullara yakın çıktılar vermiştir. Ayrıca yüzey sıcaklık değerleri de ilk 12 deneysel veri için karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre önerilen matematiksel model kar yüzey sıcaklık değerini maksimum 1.9 °C fark olacak şekilde bulmuş; fakat genel olarak sonuçlara bakıldığında deneysel veriler ile analiz çıktıları arasındaki farkın genellikle ±1 °C aralığında olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Frost formation is a common phenomenon occurring especially in refrigeration industry and causes efficiency problems in systems. In this work, frost formation on a flat plate in 2-D is investigated by numerical modelling to predict frost thickness and frost surface temperatures and analysis outcomes are compared to experimental data stated in literature. Finite differences method is used for solving differential equations, a transient approach is applied and convective terms are discretized by using second order upwinding method and governing equations are solved by means of a self written MATLAB code. Proposed mathematical model is tested initially with 12 experimental data and then another 19 experimental data to see the accuracy of model. Outcomes showed that, model predicts frost thickness accurately for air temperatures between 2 °C and 25 °C, air inlet velocity between 0.6 m/s and 2.5 m/s and wall surface temperatures between -20.5 °C and -4 °C for conditions of inlet air with humidity ratio between 0.01 kg/kg and 0.00298 kg/kg. Conditions in which humidity ratio is between 0.01 kg/kg and 0.01596 kg/kg model is found to be valid under air inlet temperatures between 21.85 °C and 25 °C, air inlet velocities between 0.7 m/s and 2.92 m/s and wall surface temperatures between -28.15 °C and -5 °C. Surface temperature values are also compared to first 12 experimental data. Outcomes showed that, proposed model predicts frost surface temperatures with a maximum difference of 1.9 °C; but mainly this difference band for most conditions can be regarded as ±1 °C.
Benzer Tezler
- No-frost soğutucu hava kanalının yanıt yüzeyi optimizasyonu ile tasarlanması ve etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
Designing no-frost refrigerator air channel using response surface optimization and investigating its effects numerically
MERT ALPAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Otomotiv ön cam buz çözme performansının sayısal olarak modellenmesi ve buzun erimesine etki eden parametrelerin irdelenmesi
Numerical modeling of windshield de-icing performance and parametric evaluation of ice melting process
SERHAN TATAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Rıcardo araştırma motorunda silindir içi yanmanın ve emisyon oluşumunun deneysel olarak incelenmesi ve sayısal simülasyonu
Experimental investigation and numerical simulation of in cylinder combustion and emission formation on ricardo research engine
SALİH KARAASLAN
- Effect of frost formation on heat transfer: Experimental investigation and numerical model development
Karlanmanın ısı transferi üzerindeki etkisi: Deneysel inceleme ve sayısal model geliştirme
ALPER SAYGIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ALTUĞ MELİK BAŞOL
PROF. DR. MEHMET ARIK
- Dikey dalan sıvı jeti için farklı jet çıkış geometrilerinin havalandırma miktarına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Investigation of the different nozzle geometries for vertical plunging water jet air entrainment with numerical methods
BURAK ALP KARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
DR. ZAFER GEMİCİ