Boru içerisine yerleştirilen farklı tip türbülatörlerin ısıl performans karakteristiklerinin sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of the thermal performance characteristics of different types of turbulators placed in the pipe
- Tez No: 766391
- Danışmanlar: PROF. DR. RASİM BEHÇET, DOÇ. DR. İBRAHİM HALİL YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İnönü Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Bu çalışmada, boru içerisine yerleştirilen farklı türdeki türbülans oluşturucu elemanların ısı transferi ve basınç düşümü üzerindeki etkisinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi pasif ısı transferi artırma tekniği olarak isimlendirilen yöntem ile araştırılmıştır. Bu hedef doğrultusunda ilk ikisi sayısal ve üçüncüsü deneysel olmak üzere üç aşamalı bir inceleme gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, farklı adımlardaki eşkenar üçgen kesitli helisel tellerin boru içerisine yerleştirilmesi ile ilgili olup bu incelemede, hatve oranları (p/D =1, 2, 3), kesit uzunlukları(a= 5 ve 6 mm) ve helisel tellerin boru cidarı arasındaki mesafeleri (s=1, 2 mm) baz alınmasına ek olarak eşkenar üçgen kesitteki helisel teller tekli, ikili ve üçlü olacak şekilde DNA geometrisinden ilham alınarak sayısal metotla incelendi ve tekli helisel telde elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel sonuçlar ile doğrulanmıştır. Isı transferinde meydana gelen iyileşmenin ne oranda avantajlı olduğunu belirlemek için performans değerlendirme kriteri (PEC) değeri hesaplanmış ve en yüksek PEC= 1.98 olarak düşük Reynolds sayısında ve s=1 mm, a=6 mm, p/D=1 olduğu durumda elde edilmiştir. İkinci incelemede, kare kesitteki helisel tellerin sabit hatve oranında (p/D=1), üç farklı duvar-tel arası mesafede (s=1, 2, 3 mm) ve farklı kenar uzunluğunun (a=3, 4, 5 mm) ısı transfer iyileştirmesine etkisi sayısal metotla incelendi. Hem üçgen kesitteki helisel teller hem de kare kesitteki helisel teller HAD programında periyodik yöntemle, k-ε türbülans modellemesi ile analiz edildi. En yüksek PEC≅1.36 olarak Re=5500, a=5 mm ve s=1 mm olduğunda elde edildi. Üçüncü incelemede ise eğimli kanat tipteki türbülatörlerin ısı transfer iyileştirmesine etkisi deneysel olarak incelendi. Bu bağlamda 12 farklı modifikasyonda türbülatör üretildi. Türbülatörleri birbirinden ayıran parametreler: kanat açısı (15°, 30°), kanat yönü (akışa paralel veya ters yönlü konumlandırılmış) ve kanatların bir açık bir kapalı şekilde konumlandırılması olup deneysel çalışmada kullanılan bütün türbülatörler için PEC performansı açısından 30° kanat açısındaki türbülatörlerin 15°'den yüksek olduğu gözlemlendi. Kanat açıklığı akıma bakacak şekilde yerleştirilen türbülatörlerin performansı akımın tersine yerleştirilen türbülatörlerin performansından daha yüksek olduğu gözlemlendi. Deneysel incelemede elde edilen en yüksek PEC=1.79 olarak en düşük Reynolds sayısı olan 16213 için elde edildi. Ayrıca deney düzeneğine ilave edilen kontrol devresi sayesinde sonuçların daha doğru ve güvenli olarak belirlenmesi sağlandı.
Özet (Çeviri)
In this study, numerical and experimental investigation of the effects of different types of turbulent generating elements placed in the pipe on heat transfer and pressure drop was investigated by the method called the passive heat transfer enhancement technique. In line with this goal, a three-stage analysis was carried out, the first two being numerical and the third experimental. In the first stage, equilateral triangular cross-section helical wires of different steps are placed in the pipe, and in this examination, pitch ratios (p/D = 1, 2, and 3), section lengths (a = 5 and 6 mm), and distances of helical wires between the pipe wall. (s=1, 2 mm) as a basis, helical wires in equilateral triangular cross-sections were examined as single, double, and triple by a numerical method, inspired by DNA geometry, and the results obtained for single helical wire were confirmed by experimental results in the literature. In order to determine how advantageous the improvement in heat transfer is, the performance evaluation criterion (PEC) value was calculated and the highest PEC was obtained as 1.98 at a low Reynolds number and s=1 mm, a=6 mm, p/D=1. In the second examination, it was determined that the constant pitch ratio of square helical wires (p/D =1), three different wall-wire distances (s=1, 2, and 3 mm), and different edge lengths (a=3, 4, and 5 mm). The effect on heat transfer improvement was investigated by a numerical method. In the CFD program, triangular helical wires and square helical wires were both analyzed using the periodic method and k- turbulence modeling. The highest PEC of 1.36 was obtained when Re=5500, a=5 mm, and s = 1 mm. In the third study, the effect of curved fin-type turbulators on heat transfer improvement was experimentally investigated. In this context, 12 different modified turbulators were produced. The parameters that distinguish the turbulators from each other are blade angle (15°, 30°), blade direction (positioned parallel to or opposite the flow), and positioning of the blades in one open and one closed manner. It was observed that it was higher than It has been observed that the performance of turbulators placed with the blade opening facing the flow is higher than the performance of turbulators placed opposite the flow. The highest PEC = 1.79 obtained in the experimental analysis was obtained for the lowest Reynolds number, 16213. In addition, thanks to the control circuit added to the experimental setup, the results were determined more accurately and safely.
Benzer Tezler
- Farklı geometrilerdeki boru içi türbülatörlerin ısıl-hidrolik performansa olan etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effects of different turbulator geometries in pipe on thermal-hydraulic performance
GÖKHAN GÜRLEK
- Boru içerisine yerleştirilen yeni tip türbülatörün ısı transferine etkisinin sayısal incelenmesi
Numerical examination of the effect of new type turbulator placed in pipe on heat transfer
OKTAY SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiYozgat Bozok ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLA ABİR İĞCİ
- Yeni tip türbülatörlerin ısı transferine ve basınç kayıplarına olan etkilerinin araştırılması
Effect of a new type turbulator in heat transfer and pressure loss
BÜLENT ÇULCU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Eğitim ve ÖğretimFırat ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYDIN DURMUŞ
- Vakum tüplü ısı borulu güneş kolektörü tasarımı ve performansının sayısal olarak incelenmesi
Design and numerical investigation of heat tube vacuum tube solar collector
SAMET DÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN GEDİK
- Kazıklı radye temellerin statik düşey yükler etkisi altında modellenmesi
Modelling of piled raft foundations under static vertical loads
MESUT GÖR
Doktora
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN SUHA AKSOY