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
- Tez No: 495159
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA YAŞAR, DR. LEVENT TURHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı Transferi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Bu çalışmada, DemirDöküm ısı değiştiricisi ve farklı kanat yapılarına sahip kompakt ısı değiştiricilerin termal analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler deneysel, analitik hesaplar ve HAD analizleri olmak üzere üç farklı yöntemle doğrulanmıştır. İlk olarak tasarımı yapılan geometri-3, geometri-10 ve brazing yapılan geometri-10'un deneysel analizleri yapılmıştır. Deney, hava hızı 0,5 m/s ile 10 m/s aralığında farklı hızlarda yapılmıştır. Deney esnasında su sıcaklığı yaklaşık 60 ºC'ye set edilmektedir. Hava giriş sıcaklığı ise yaklaşık 21 ºC'dir. Deneyler her bir hız için 3 kez tekrarlanılarak yapılmıştır. Bu sınır şartları kullanılarak elde edilen analitik hesap sonuçları ve HAD analiz sonuçları deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma neticesinde HAD analiz sonuçlarının deney sonuçları ile uyumlu olduğu görülmüştür. Hesapları yapılan ısı değiştirici kanat geometrileri genel kanat geometrilerine uymadığı için Analitik hesap sonuçları ise belli oranlarda deney sonuçları ile uyumludur. Ayrıca deneylerden bağımsız farklı kanat geometrilerine sahip kompakt ısı değiştiricilerin HAD analizleri yapılmıştır. Deneyden bağımsız yapılan bu analizlerde hava hızı 5 m/s'dir. Hava giriş sıcaklığı 293,15 K ve su giriş sıcaklığı ise 333,15 K'dir. HAD analizleri sonucunda, düzenli yapıda metal köpük kanatlara sahip yeni kompakt ısı değiştirici geliştirilmiştir. Bu yeni metal köpük ısı değiştirici ısı transferi bakımından DemirDöküm ısı değiştiricisinden daha iyi özelliklere sahiptir. Üstelik alüminyumdan yapılması maliyet olarak çok daha avantajlı olmasını sağlamaktadır. Fakat bu metal köpük ısı değiştiricinin sürtünme kayıpları (basınç düşümü) oldukça yüksektir. Eğer kullanılacak yerde basınç düşümü önemli ise yeni tasarlanan G-14 (kaydırmalı altıgen kanat yapısına sahip kompakt ısı değiştirici) üzerinde optimizasyon çalışması yaparak daha verimli ısı değiştirici geliştirilebilir.
Özet (Çeviri)
In this study, thermal analysis of DemirDöküm heat exchanger and compact heat exchangers with different fin types were carried out. The analyzes were verified by three different methods: experimental, analytical calculations and CFD analysis. Firstly, experimental analyzes of geometry-3, geometry-10 and geometry-10 with brazing were carried out. The experimental analyzes were carried out at different speeds, ranging from 0.5 m/s to 10 m/s. The water temperature is set at about 60 ºC, during the experiment. The air inlet temperature is approximately 21 ºC. The experiments were repeated 3 times for each speed. Obtained by using this boundry conditions, the analytical calculation results and CFD analysis results were compared with the experimental results. As a result of comparison, CFD analysis results were found to be compatible with the experimental results. The analytical calculation results are partially copatible with the experimental results, as the calculated fin geometries do not comply with the general fin geometries. In addition, CFD analyzes of compact heat exchangers with different fin geometries were carried out independent of the experiments. In these analyzes, being independent of the experiment, the air velocity is 5 m/s. The air inlet temperature is 293,15 K and the water inlet temperature is 333,15 K. As a result of the HAD analysis, a new compact heat exchanger with metal foams in regular construction has been developed. This new metal foam heat exchanger has better properties than the DemirDöküm heat exchanger in terms of heat transfer. Moreover, the material is made of aluminum, making it more effective in terms of cost. But the frictional losses (pressure drop) of this metal foam heat exchanger is very high. If the pressure drop is important to be used in the place, a more efficient heat exchanger can be developed by optimizing the newly designed G-14 (compact heat exchanger with sliding hexagonal fin structure).
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of carbon nanofiber added mesophase pitch based carbon foam
Karbon nanofiber ilave edilmiş mezofaz zift bazlı karbon köpüğün hazırlanması ve karakterizasyonu
AYŞENUR GÜL
Doktora
İngilizce
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. FERHAT YARDIM
- Açık gözenekli alüminyum köpük üretimi ve özelliklerinin geliştirilmesi
Production of open cell aluminium foam and development of it's properties
TALHA SUNAR
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİK ÇETİN
- Döküm yöntemi ile açık gözenekli düzenli yapılı alüminyum köpük üretimi ve mekanik özelliklerine ısıl işlemin etkisinin incelenmesi
Production of open porous regular aluminum foam by casting method and investigation of the effect of heat treatment on mechanical properties
SUAT MEDİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİK ÇETİN
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Investigation of the growth kinetics and morphology transitions during porous anodization of titanium in ethylene glycol based electrolytes
Etilen glikol bazlı elektrolitlerde titanyumun gözenekli anodizasyonu sırasında oluşan oksidin büyüme kinetiği ve morfolojik geçişlerinin incelenmesi
EREN SEÇKİN
Doktora
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN