Kompakt ısı değiştiricilerde kanat tasarım parametrelerin ısı değiştirici verimine etkisi
The effect of fin design parameters on efficiency of compact heat exchanger
- Tez No: 463895
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEKERİYA ALTAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Bu çalışmada şofben ısı değiştiricisi üzerinde ısıl verimi artırmak için yapılan değişikliklerin etkisi incelenmiştir. Bu tasarım değişikliklerinin, ele alınan mevcut ısı değiştiricisindeki kanat sayısını, boru profilini, kanat dış boyutlarını, boru geçiş sayısı gibi parametreleri değiştirmeden, sadece kanat üzerinde yer alan yanma gazlarının akışını düzenleyen yönlendiriciler üzerinde değişiklik yapılarak verim üzerindeki etkisi incelenmiştir. FLUENT ticari yazılımı kullanılarak bu tasarım değişikliklerinin akış ve ısıl performansını belirlemek için sayısal analizler yapılmıştır. Sayısal modelleme için gerekli sınır koşullarını belirlemek için deneysel olarak ölçülen değerler kullanılarak mevcut durum öncelikle analiz edilmiştir. Toplamda altı adet yeni kanat tipi önerilmiş ve bu önerilen kanat tipine göre oluşturulan Deneme-1, -2, -3, -4, -5 ve Deneme-6 olarak adlandırılan modellerin sayısal analizi yapılmıştır. Bu modellerden ilk dört kanat tipinde, boruların arasında ikişer adet L bükümlü yönlendirici kullanılmıştır. Bu yönlendiricilerin konumları yukarı ve aşağı olarak değiştirilerek dört farklı model (Deneme-1, -2, -3 ve -4) oluşturulmuştur. Deneme-5 ve Deneme-6 olarak adlandırılan modellerde ise iki borunun tam arasına farklı genişliklerde hava kanalı eklenmiştir. Deneme-4, mevcut durumdan daha kötü sonuç vermiştir. Diğer modellerin ısıl verimi mevcut duruma göre sayısal analizde % 3-6 arasında artarken, Deneme-2 modelinde %10,5 artış ile en iyi sonuç elde edilmiştir. Şofben baca çıkışında emisyon değerinin artmaması performans açısından bir diğer önemli kriterdir. Ortalama çıkış hızının azalması, emisyon değerini artırabilmektedir. Mevcut durumda ortalama çıkış hızı 0.48 m/s iken en iyi sonuç veren Deneme-2'de 0.4 m/s' e düşmüştür. İlk dört denemede çıkış hızı azalmaktadır. Hava kanallı Deneme-5 ve Deneme-6 kanat tipi modellerinde, mevcut tasarıma oranla sırasıyla %5 ve %6 daha iyi sonuç vermiştir. 0.478 m/s olan Deneme-5'in çıkış hızı, mevcut durumdaki çıkış hızına çok yakın olduğundan emisyonu artırmayacağı düşünülmektedir. Deneme-2 ve Deneme-5'in deneysel olarak analizlerinin de yapılarak performansının deneysel olarak teyid edilmesi gerektiği önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of the changes made to increase the thermal efficiency on the gas water heater was examined. The effects of the design changes on the thermal efficiency were examined by modifying the turbulators that regulate the flow of combustion gases only on the fins, without making any changes on the parameters such as number of fins, pipe configuration, fin outer dimensions, number of pipe passes, etc. in the current heat exchanger. Numerical analyzes were performed to determine the flow and thermal performance of these design changes using FLUENT commercial software. The present design was first analyzed by using the values measured experimentally to determine the boundary conditions necessary for numerical models. Total of six new fin types were proposed, and numerical analysis of the models so-called Trial-1, -2, -3, -4, -5 and Trial-6 were performed. A couple of L-shaped deflectors were used in the first four fin models. The four models (Trial-1, -2, -3 and -4) were formed by changing up and down positions of the couple of deflectors. In the models, named Trial-5 and Trial-6, small air ducts of different widths were added between the two tubes. Trial-3 gave worse results than the present fin design. The thermal efficiency of the other three models increased by 3-6% in the numerical analysis with respect to the present design, while the best results were obtained with a 10.5% increase in thermal efficiency in the Trial-2 model. Another important criterion for the performance of the gas water heater is that the emission value should not increase at the outlet (chimney) of the heater. Decreasing mean output velocity at the outlet can increase emission value. In the present design, the mean output velocity is 0.48 m/s, while the best result is obtained as 0.4 m/s in Trial-2. The outlet velocity is decreased in the first four trial models. In the Trial-5 and Trial-6 models where air ducts are used, these designs yielded 5% and 6% better results in comparison to the present design, respectively. It is considered that the outlet velocity of the Trial-5 with 0.478 m/s is not going to increase the emissions since it is very close to that of the velocity of the present design. It is suggested that the performance of Trial-2 and Trial-5 should be confirmed by further experimental analysis.
Benzer Tezler
- Computational modeling of turbulent heat transfer in plate fin and tube heat exchangers
Kanat - borulu ısı değiştiricilerde türbülanslı ısı transferinin bilgisayarlı modellenmesi
AZİZE AKKOCA
Doktora
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. BEŞİR ŞAHİN
- Yanıt yüzey yöntemi yardımı ile ısı değiştirici optimizasyonu
Heat exchanger optimization with the helping of response surface method
ABDUSSAMET SUBAŞI
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ŞAHİN
- Düzenli ve açık gözenekli alüminyum köpük ısı değiştiricisi tasarımı ve termal analizi
Design and thermal analysis of regular and open-cell aluminum foam heat exchanger
ABDURRAHİM TEMİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YAŞAR
DR. LEVENT TURHAN
- Yanma gazından atık ısı geri kazanımının ekonomik analizi
Economic analysis of waste heat recovery from flue gas
UĞUR ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECDET ÖZBALTA
- Basınçlı hava kurutucusu ısı geri kazanım ünitesi ısı değiştiricisi tasarımı ve had kullanarak sayısal analizi
Pressuri̇zed ai̇r dryer heat recovery uni̇t heat exchanger desi̇gn and cfd analysi̇s
AYŞE BURCU YILDIZ