Heat transfer and fluid flow enhancement of tube bank heat exchangers with various cross-sections using computational fluid dynamics integrated with multi-objective genetic algorithm optimization method
Çok amaçlı genetik algoritma optimizasyon yöntemi ile bütünleştirilmiş hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak çeşitli kesitlere sahip boru demeti ısı değiştiricilerinde ısı transferi ve akışın iyileştirilmesi
- Tez No: 836010
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET BİLGİLİ, DOÇ. DR. MEHMET TAHİR ERDİNÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Boru demeti ısı değiştiricileri otomotiv sektörü de dahil olmak üzere birçok uygulamada yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu tezde dairesel, elmas ve gelişmiş şekilli boru demetlerinin karşılaştırmalı eniyileme çalışmaları yapılmıştır. En iyi boru demeti geometrilerini belirlemek için Çok Amaçlı Genetik Algoritma II (MOGA-II) kullanılmıştır. İlk olarak literatürdeki dairesel ve elmas şekilli geometrilerin deneysel sonuçları karşılaştırılarak doğrulama çalışmaları yapılmıştır. Daha sonra gelişmiş adı verilen yeni bir boru demeti geometrisi, geometrik tanımıyla birlikte sunulmuştur. Boru demetleri etrafındaki akışın daimi, sıkıştırılamaz ve türbülanslı olduğu varsayılmaktadır. Ayrıca akışkanın giriş sıcaklığı ve boruların duvar sıcaklığının sabit olduğu varsayılmaktadır. Korunum denklemlerini çözmek için sonlu hacim yöntemi kullanılmıştır. Tüm analizlerin amaç fonksiyonları, sabit dış çevreye sahip borularda ısı transferini maksimuma çıkarmak ve pompa gücünü minimuma indirmektir. Optimizasyon çalışmaları sıralı ve saptırmalı olmak üzere iki farklı boru demeti için yapılmıştır. Her durumda çalışmalar iki adıma ayrılmıştır. İlk adımda dairesel ve elmas şeklindeki boru demetleri karşılaştırılmıştır. Ancak ikinci adımda elmas ve gelişmiş şekilli boru demetleri kısıt verilerek karşılaştırmıştır. Tüm Pareto tasarımları ve seçilen optimum tasarımlar, verilen parametreler kullanılarak tablolaştırılmış ve karşılaştırılmıştır. Çalışma, her iki sıralı ve saptırmalı dizilim için, gelişmiş geometriye sahip en iyi boru demeti tasarımının, dairesel ve elmas şeklindeki boru demetlerinden daha iyi ısı transferi ve akış performansı verdiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Tube bank heat exchangers are commonly preferred in many applications, including automotive industry. In this thesis, comparative optimization studies are performed for circular, diamond, and enhanced shaped tube banks. Multi-objective Genetic Algorithm II (MOGA-II) is used to determine optimum tube bank geometries. Firstly, validation studies are made comparing the experimental results of the circular and diamond shaped geometries from the literature. Then a new tube bank geometry, called the enhanced is introduced with its geometric description. The flow around the tube banks is assumed to be steady, incompressible, and turbulent. The inlet temperature of the fluid and the wall temperature of the tubes are assumed to be constant. The finite volume method is utilized to solve governing equations. Objective functions for all analyzes are maximization heat transfer and minimization pump power at constant tube periphery. Optimization studies are carried out for two different tube bank arrangements which are inline and staggered. In each case, it is divided into two steps. In the first step circular and diamond shaped tube banks are compared. However, in the second step diamond and enhanced shaped tube banks are compared with defined constraints. All Pareto designs and selected optimum designs are tabulated and compared using the given parameters. The Study has shown that determined optimum tube bank design with enhanced geometry has better heat transfer and fluid flow performance than circular and diamond shaped tube banks in both inline and staggered arrangements.
Benzer Tezler
- Detailed simulations of parabolic trough collector for investigating enhancement of heat transfer to absorber tube flow
Soğurucu boru akışına ısı aktarımının arttırılmasının incelenmesi için detaylı parabolik oluklu kollektör simülasyonları
SİNAN UYGUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER TARI
- Dönmeli akış üreteçlerinin ısı transfer ve akış karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of the characteristics of flow and heat transfer for swirl flow generators
TUBA BALTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. KADİR BİLEN
- Boru içi akışta mili boyutlu taneciklerin ısı taşınımına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the mili sized particles to the heat convection in internal pipe flow
İSMAİL BURAK KOPARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL YALÇIN URALCAN
- Investigation of the effect of nanofluid flow on heat transfer in double pipe heat exchangers
Çift borulu ısı değiştiricilerinde nano akışkan akışının ısı transferine etkisinin incelenmesi
MOHAMMED FLAYYIH HASAN HASAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriKırşehir Ahi Evran ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERDİN DANIŞMAZ
DR. BASSİM MOHAMMED MAJEL AL-KATIB
- İçerisine özel dirençler yerleştirilmiş borularda akışın ve ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi
A Numerical investigation of heat transfer and fluid flow for a pipe with and inner fitting insertion
HAKAN FEHMİ ÖZTOP
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İHSAN DAĞTEKİN