Geri Dön

Yüksek enerji ayrıştırma etkisine sahip karşıt akışlı ranque-hilsch vorteks tüpü tasarımı geliştirilmesi ve bilgisayar destekli optimizasyonu

Improving counter – flow ranque – hilsch vortex tube design with high energy separation effect and its computer aided optimization

PDF İndir

  1. Tez No: 497163
  2. Yazar: HASAN MELİH KINAGU
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMET ÖZGÜN KORUKÇU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Uludağ Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 136

Özet

Vorteks tüpleri hareketli aksamı olmayan ve sadece basınçlı gaz girdisi ile çalışan bir enerji ayrıştırma cihazıdır. Vorteks tüpüne giren gaz sıcak ve soğuk olmak üzere iki farklı sıcaklık profiline ayrılmakta ve tüpten tahliye edilmektedir. Bu çalışmanın amacı, genellikle soğutma amacıyla kullanılan vorteks tüpünün soğutma performansının Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri kullanılarak iyileştirilmesi ve optimal tasarıma sahip bir vorteks tüpü tasarımı önerilmesidir. ANSYS Fluent 15.0 paket programı ile yürütülen 3 boyutlu analizlerde, vorteks tüpünün soğutma performansına etki eden“Giriş Sıcaklığı”,“Giriş Kütlesel Debi Miktarı”ve“Tüp Yüzeyindeki Isı transfer Katsayısı”operasyonel parametreleri ile birlikte“Lüle Sayısı”,“Soğuk Çıkış Çapı”,“Sıcak Çıkış Çapı”,“Tüp Çapı”ve“Tüp Uzunluğu”geometrik parametreleri incelenmiştir. Operasyonel parametreler incelenirken parametre seviyeleri teker teker ele alınmış ve her bir parametrenin performans üzerindeki etkisi tespit edilmiştir. Giriş sıcaklığının ve giriş kütlesel debi miktarının arttırılmasının vorteks tüpü soğutma performansını olumlu etkilediği belirlenmiş, tüp yüzeyindeki ısı transfer katsayısının arttırılmasının ise soğuk çıkış debi oranının 0,6 düzeyinden daha yüksek olduğu durumda soğutma performansını düşük bir şekilde iyileştirdiği sonucuna ulaşılmıştır. Geometrik parametreler incelenirken, Taguchi'nin L27(3)5 istatistiksel tasarımı kullanılmış, 27 adet seviye kombinasyonu oluşturulmuş, bu kombinasyonlar kullanılarak HAD analizleri yürütülmüş ve elde edilen veriler ANOVA çalışması yapılarak istatistiksel anlamda değerlendirilmiştir. Vorteks tüpü soğutma performansına en çok etkileyen parametrenin“Tüp Çapı”olduğu saptanmış, etki sıralaması olarak bu parametreyi“Lüle Sayısı”,“Soğuk Çıkış Çapı”ve“Sıcak Çıkış Çapı”parametrelerinin takip ettiği belirlenmiştir.“Tüp Uzunluğu”parametresi ise, vorteks tüpü soğutma performansına etkisi ihmal edilebilir seviyede olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, parametrelerin S/N oranları belirlenmiş, bu sayede optimal bir vorteks tüpü geometrisi önerilmiş, bu geometriye ait 3 boyutlu model oluşturulmuş ve HAD analizleri yürütülmüştür. Önerilen vorteks tüpü tasarımı sayesinde soğutma performansı %28,44 oranında iyileştirilmiştir. Bu çalışmada elde edilen ve sistematik bir istatistiksel tasarım yöntemi yardımıyla genelleştirilen bulguların gelecekteki çalışmalara katkı sunması hedeflenmiştir.

Özet (Çeviri)

Vortex tubes are energy separation devices which have no moving parts and need only pressurized gas. The working gas, which gets inside the vortex tube, is separated into two temperature profiles as hot and cold and evacuated from tube. The aim of this study is to improve cooling performance of vortex tubes, which generally use for refrigerating, by using Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis and suggest a vortex tube with optimal design. The geometrical parameters as“Nozzle Number”,“Cold Outlet Diameter”,“Hot Outlet Diameter”,“Tube Diameter”and“Tube Length”were also evaluated with the operational parameters as“Inlet Temperature”,“Mass Flow Inlet”and“Heat Transfer Coefficient of Tube Surfaces”; by using 3D CFD analysis with ANSYS Fluent 15.0. When evaluating operational parameters, all parameters were handled one by one and effect of each parameter on cooling performance was determined. Increasing inlet temperature and mass flow inlet effect cooling performance of vortex tube positively, however increasing heat transfer from tube surfaces effects cooling performance low only when ratio of cold mass flow rate higher than 0,6. When investigating geometrical parameters Taguchi's L27(3)5 orthogonal design was used, 27 level combinations were created, that combinations were used for CFD analysis and worked on ANOVA with obtained results thus sum of analysis were evaluated statistically. Accordingly, the most effective parameter on cooling performance is“Tube Diameter”.“Nozzle Number”, Cold Outlet Diameter“ and ”Hot Outlet Diameter“ follow that parameter respectively. On cooling performance, the effect of ”Tube Length" is too low and negligible. Moreover, the S/N ratios of parameters were determined, optimal vortex tube geometry was suggested, 3D model of that tube was created and CFD analyses were done on that model. Suggested vortex tube improved cooling performance about 28,44%. It is aimed that the findings obtained in this study and the results obtained by generalizing the systematic statistical design will contribute to future works.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    892154

    Condition monitoring and fault detection for electrical power systems using signal processing and machine learning techniques

    Sı̇nyal ı̇şleme ve makı̇ne öğrenme teknı̇klerı̇ kullanılarak elektrı̇k güç sı̇stemleri ı̇çı̇n durum ı̇zleme ve arıza belirleme

    YASMIN NASSER MOHAMED

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞAHİN SERHAT ŞEKER

  2. Tez No

    854973

    Experimental study of adding different screen walls to the hydraulic structure (piano key weir) and its effect on hydraulic performance

    Hidrolik yapıya (piyano tuş regülatörü) farklı ekran duvarlarının eklenmesi ve hidrolik performans üzerindeki etkisinin deneysel çalışması

    ANAS SAEED MOHAMMED ALI AL-NEAMA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gedik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. REDVAN GHASEMLOUNIA

  3. Tez No

    355970

    Study on textiles with phase change materials

    Faz değişim malzemelerinin tekstil ürünlerinde incelenmesi

    MERT ÖZÇELİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEVİN ÇİĞDEM GÜRSOY

  4. Tez No

    822349

    The impact of digitalisation on company law

    Dijitalleşmenin şirketler hukukuna etkisi

    AYBÜKE KESKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Hukukİstanbul Medeniyet Üniversitesi

    Özel Hukuk Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MELTEM KARATEPE KAYA

  5. Tez No

    356013

    Evaluating the LCA of two buildings with close embodied energy which have different functions

    Farklı işlevlere sahip olan iki binanın üç tür duvar kullanarak yaşam döngüsünün değerlendirilmesi

    POOYA PAKMEHR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER

Geri Dön