Enhancement of air cooling in tube fitted with multi-spring wire and study friction factor and exergy efficiency numerically
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 672330
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Artan türbülans ve borulardaki sınırlar arasında karıştırma, ısı transferinin artmasına neden olur. Bu, enerji verimliliğini geliştirmek, boyutu ve maliyetleri azaltmak için hava sistemlerinde hava soğutması için yararlı olabilir. Bu tezde, çok yaylı tel takılı bir tüpte hava soğutmanın iyileştirilmesi ve çalışma sürtünme faktörü tanıtıldı ve tüplerdeki havanın soğumasını artırmak için sayısal olarak ekserji verimliliği tanıtıldı. Sayısal model, önceki bir deneysel çalışma ile onaylandı ve sonuçlar yüksek derecede doğruluk derecesine sahipti. Simülasyon araştırması, türbülans bölgesine sığınmak için 2800'den 18000'e kadar bir dizi Reynolds numarasıyla tamamlandı. Sonuçlar, üçlü yayın, tekli ve çiftli yaylara ve düz borulara kıyasla hava soğutmada en yüksek iyileştirme değerini elde ettiğini gösterdi. Üçlü yayın yapılandırması, 322 ila 399 W / m2 rakamının ardından en yüksek ısı akısına sahiptir. Isı transferi akış boyunca kolayca artar ve girdaplar, akışın türbülanslı olmasına neden olarak daha iyi konveksiyon ısı transferine yol açar. Reynolds sayısının artmasıyla sürtünme faktörü azalır ve üç yay teli maksimum değere sahiptir. Reynolds sayısı ile ekserji verimi artar ve tüpteki yay sayısı arttıkça ekserji verimi değeri artar, böylece üçlü yay bu çalışmadaki diğer konfigürasyonlara göre maksimum ekserji verimliliği değerine sahiptir. Tel çapının artmasıyla Nusselt sayısının arttığı, burada 3 mm telin maksimum ısı transferi artışı sağladığı görülmektedir. 3 mm çapa sahip dört yay 0.1 ile 0.2 arasında değişen bir sürtünme faktörüne sahiptir ve 1 mm çap 0.05 ile 0.15 arasındadır. Optimal duruma 3 mm'lik bir tel ile ulaşıldığı varsayılabilir. Çaptaki 2 mm'den 3 mm'ye artış, ekserji verimliliğinde yüzde 109'luk bir iyileşme ile sonuçlanır. Adım uzunluğunun yükselmesi ile Nusselt sayısının iyileştiği ve 30 mm adım uzunluğu durumunun ısı transferinde aşırı artışa ulaştığı gözlemlenebilir. Basınç düşüşünün etkisindeki artış, 30 mm durumunda Nusselt sayısındaki artışın üstesinden gelir, böylece yazar ikinci 30 mm konfigürasyonu daha iyi bir alternatif olarak seçer. Optimum soğuk su hacimsel akış hızı, üç sayıda soğuk su hacimsel akış hızı ile hesaplandı (örneğin, 1 LPM, 2 LPM ve 3 LPM). Reynolds sayısının artması ve soğuk suyun hacimsel akış hızlarının artması ile Nusselt sayısının arttığı görülmektedir. Optimum koşul, optimizasyona ulaşan hacimsel akış hızının 3 LPM olduğu 3 mm tel çapı ve 30 mm adım uzunluğu olan 4 yaya sahiptir.
Özet (Çeviri)
Increasing turbulence and mixing between boundaries in tubes leads to heat transfer enhancement. That can be useful for air cooling in air systems for developing energy efficiency, reduce size and costs. In this thesis, the enhancement of air cooling in a tube fitted with multi-spring wire and study friction factor is introduced and exergy efficiency numerically to increase cooling of air in tubes. The numerical model was validated with a previous experimental study and the results had a high degree of accuracy. The simulation investigation was finished with a range of Reynolds numbers from 2800 to 18000 to refuge the turbulence region. The results showed that the triple spring achieved the highest value of enhancement of air cooling comparing to single and double springs and plain tubes. The triple spring's configuration has the highest heat flux following the figure of 322 to 399 W/m2. Heat transfer increases easily through the flow and swirls cause flow to be turbulent which led to even better convection heat transfer. Friction factor decrease with the increase of the Reynolds number and the three springs wire has the maximum value. The exergy efficiency increase with the Reynolds number and the higher the number of springs in the tube, the higher the value of the exergy efficiency so that the triple spring has the maximum value of the exergy efficiency comparing to other configurations in this study. It can be observed that the Nusselt number increased with the increase in wire diameter, where the 3 mm wire achieved the maximum heat transfer enhancement. The four springs with a diameter of 3 mm have a friction factor ranging from 0.1 to 0.2 where the diameter of 1 mm is between 0.05 and 0.15. It can be assumed that the optimal situation was achieved with a 3 mm wire. The increase in diameter from 2 mm to 3 mm results in a 109 percent improvement in exergy efficiency. It can be observed that with the rise of pitch length the Nusselt number improved where the case of 30 mm pitch length reached the extreme enhancement in heat transfer. The increase in the impact of the pressure drop overcomes the rise in the Nusselt number in the case of 30 mm, so that the author selects the second 30 mm configuration as the better alternative. The optimal cold water volumetric flow rate was calculated with three numbers of cold water volumetric flow rates ( e.g. 1 LPM, 2 LPM, and 3 LPM). It can be observed that with the increase of Reynolds number as well as the growth of volumetric flow rates of cold water, the Nusselt number enhanced. The optimum condition has 4 springs with a 3 mm wire diameter and 30 mm pitch length where the volumetric flow rate that achieved the optimization was 3 LPM.
Benzer Tezler
- Ticari buzdolaplarında enerji verimliliği yüksek yeni nesil kondenser tasarımının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of high energy efficient new generation condenser design in commercial refrigerators
ONUR EVSEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
- Ankastre buzdolaplarında kullanılan çift çevrimli kompakt kondanserin modellenmesi ve optimizasyonu
Modelling and optimization of double cycled condenser where is used on built in refrigerators
ALPER TEZCAN
- Cooling performance investigation of nanofluids for internal combustion engine systems
Nanoakışkanların içten yanmalı motor soğutma sistemi soğutma performanslarının incelenmesi
ONUR AYDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KUNT ATALIK
YRD. DOÇ. DR. HAKAN ERTÜRK
- Ev tipi bir buzdolabının dinamik çevrim davranışının modellenmesi ve farklı parametrelerin sistem üzerindeki etkilerinin deneysel validasyonu
Modeling the dynamic cycle behavior of a domestic refrigerator and experimental validation of the effects of different parameters on the system
AKIN ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Optimize edilmiş altıgen kanatçıklı ısı alıcılarda çarpan jet ile ısı transferinde ısı ve akım karakteristiklerinin araştırılması
Investigation of heat and flow characteristic with impingement jet for optimized hexagonal finned heat sinks
NURULLAH YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YAKUT