Experimental investigation of the diameter effect on heat transfer characteristics of supercritical CO₂ flows through horizontal microtubes
Yatay mikrotüpler içerisindeki süperkritik CO₂ akışlarında çapın ısı transferi karakteristiği üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 735644
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDEM AN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikrotüpler için taşınım yoluyla ısı transferi üzerine yapılan deneysel çalışmalarda; makul bir belirsizlikle tüpün duvar sıcaklığının ölçülmesi, tüpün dış yüzeyinden nispeten yüksek ısı kaybı ve tüp çıkışındaki ortalama akışkan sıcaklığının ölçülmesi gibi birçok zorlukla karşılaşılmaktadır. Bu sorunlar, düşük Reynolds sayılarındaki akışlarda daha da kötüleşmektedir. Bu çalışma, bir termokuplın gömülü olduğu küçük bir lehim dökümü ile tüp duvar sıcaklığını ölçmek için yeni bir yöntem sunmaktadır. Dış yüzeydeki ısı kaybı ve eksenel yöndeki ısı iletimi ile belirlenmiş olan akışlara sağlanan net ısı akısı, sıvının bölgesel ortalama entalpisini ve ardından boru boyunca ortalama akışkan sıcaklığını elde etmek için entegre edilmiştir. Böylece, çıkıştaki ortalama akışkan sıcaklığı ölçülmeden taşınımla ısı transferi katsayıları hesaplanmıştır. Yeni yöntemin doğrulaması, 0,501 mm iç çapa sahip yatay olarak konumlandırılmış bir mikrotüp içinden laminer su akışları geçirilerek yapılmıştır. Tüm Nusselt sayılarının 4,36 ile 4,36 + yüzde 10 arasında olduğu bulunmuştur. Daha sonra, yeni yöntem 8,0 MPa'da 0,317, 0,509 ve 0,847 mm iç çaplara sahip yatay mikrotüplerden geçen süperkritik karbondioksit akışlarına uygulanmıştır. Süperkritik karbondioksiti düşük Reynolds sayılarında incelemek için tüm testlerde girişteki Reynolds sayısı 1100'den düşük tutulmuştur. Akışkan sıcaklığı, sözde kritik sıcaklığa yakın olduğunda Nusselt sayısında bir maksimum gözlemlenmiştir. Sözde kritik sıcaklıktaki ısı transferi artışı, yüksek özgül ısı, duvara yakın bir yüksek sıcaklık gradyanı ve enine yönde kaldırma kuvvetinin neden olduğu ikincil akış gibi üç farklı mekanizma ile ilişkilendirilmiştir. Son olarak kaldırma kuvvetinin etkisi çap ile birlikte önemli ölçüde arttığından, sonuçlar Nusselt sayısının büyüklüklerinin artan çapla birlikte arttığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Experimental study on convective heat transfer through microtubes encounters many challenges such as measuring the wall temperature of the tube with a reasonable uncertainty, relatively high heat loss from the outer surface of the tube, and difficulty in measuring the fluid bulk temperature at the tube outlet. These issues become exacerbated with the flow at low Reynolds numbers. The present study presents a new method to measure the tube wall temperature with a small solder cast where a thermocouple is embedded. The net heat flux to flows, determined by the heat loss on the outer surface and the axial heat conduction, is integrated to obtain the local mean enthalpy of fluid and then the mean fluid temperature along the tube. Thus, convection heat transfer coefficients are calculated without measuring the mean temperature at the outlet. The new method is successfully validated with laminar water flows through a horizontally configured microtube, 0.501 mm in inner diameter. All Nusselt numbers are found to lie between 4.36 and 4.36 + 10 percent. Then, the new method was applied to supercritical carbon dioxide flows through horizontal microtubes with inner diameters of 0.317, 0.509, and 0.847 mm at 8.0 MPa. The inlet Reynolds number was kept lower than 1100 in all tests to examine the supercritical carbon dioxide at low Reynolds numbers. A peak in the Nusselt number was observed when the fluid temperature is near the pseudo-critical temperature. The heat transfer enhancement at the pseudo-critical temperature was associated with three mechanisms such as high specific heat, a high temperature gradient near the wall, and buoyancy-induced secondary flow in the transverse direction. Finally, the results show that the magnitudes of the Nusselt number increase with an increasing diameter since the effect of buoyancy significantly rises with the diameter.
Benzer Tezler
- Helisel sarılı ısı değiştiricilerde farklı geometrik özelliklerin ısı transferine etkisinin deneysel ve sayısal olarak araştırılması
Experimental and numerical investigation of the effect of different geometrical properties on heat transfer in helical coiled heat exchangers
MUSTAFA CANER
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAN BUYRUK
- U dönüşlü bir kanal içerisindeki engellerin ısı transferine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effects of obstacles in a U-turn channel on heat transfer
MEHMET DİKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiHitit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNAN ÇALIŞKAN
- Mikro yapılı yüzeylerde gözenek çaplarının ve girinti aralıklarının parametrik olarak çekirdekli kaynama üzerinde deneysel incelenmesi
Experimental investigation of effect of pore diameter and reentrant cavity width on nucleate boiling in micro structured surface
ALİ CAN İSPİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN ONBAŞIOĞLU
- Siklonlarda dip çıkış çapının akış parametrelerine etkisininin deneysel olarak incelenmesi
An experimental investigation for the effects of a lower diameter on the flow parameters in a cyclone
ALİ KIVANÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. VEDAT ARI
- Çukur yapıların yüzey sürtünme direncine olan etkilerinin hesaplamalı ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and computational investigation of the effect of dimpled surfaces on skin friction reduction
YASİN KAAN İLTER
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL