Numerical investigation of dropwise condensation on plain and functional surfaces
Fonksiyonal ve desenli yüzeyler üzerinde damlacıklı yoğuşmanın sayısal inçelemesi
- Tez No: 855735
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KOŞAR, DOÇ. DR. ABDOLLALI SADAGHIANI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Yoğunlaşma, doğal bir faz değişim olayı olarak, enerji üretiminden elektronik soğutma alanına kadar çeşitli uygulamalarda son derece önemlidir. Önceki çalışmalar genellikle deneysel çalışmalara ve tek damlacık simülasyonlarına odaklanmış olsa da, damlalı yoğunlaşma ve performansını etkileyen parametrelerin kapsamlı sayısal analizi konusunda literatürde bir boşluk bulunmaktadır. Farklı yüzeylerde kondanse akışını simüle ederek ve parametre çalışmaları gerçekleştirerek, bu tez buhar kütlesi akışı, temas açısı, malzeme, soğutulmuş sıcaklık ve konfigürasyonun etkilerini ortaya çıkarır. İlk olarak, bu çalışma uniform ıslanabilirlik özelliklerine sahip yüzeylerde akış yoğunlaşması sırasında ısı transfer analizini kapsar. Bu tezin benzersiz yanı, dinamik süreçleri aydınlatmak için simulasyonları kullanarak damlalı yoğunlaşma döngüsünün tamamını görselleştirmesidir. Bulgular, daha yüksek buhar kütlesi akışının ısı transferini artırdığını, çünkü damla ayrılma çapının buhar kütlesi akışı ile olumsuz bir şekilde değiştiğini ortaya koymaktadır. Islanabilirliği düşük yüzeyler, yüksek buhar kütlesi akışlarında (%33'e kadar ısı transfer katsayısında artış) yüksek ıslanabilir yüzeylere kıyasla önemli iyileştirmeler göstermektedir. Tezin ikinci kısmı desenli yüzeyleri ve desen boyutunun damlalı yoğunlaşma davranışı, damla boyutu ve ısı transferi üzerindeki etkilerini incelemektedir. Bulgular, ısı transfer performansını en üst düzeye çıkarmak için optimal desen boyutunu belirlemektedir. Farklı yüzey tiplerinde, bulgular sürekli olarak daha yüksek temas açıları, azalmış ayrılma damlacıkları ve üstün ısı transfer performansı arasında faydalı bir ilişki olduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca, bu tez, deneysel sonuçlarla karşılaştırma yaparak geliştirilen sayısal modeli doğrular; bu da sayısal yaklaşımın damlalı yoğunlaşmayı doğru bir şekilde modelleme ve farklı uygulamalar için damlalı yoğunlaşma davranışını tahmin etme ve optimize etme konusundaki güvenilirliğini sağlar.
Özet (Çeviri)
Condensation, a natural phase change phenomenon, is extremely significant in a variety of applications, from power generation to electronics cooling. While previous studies have predominantly focused on experimental studies and single droplet simulations, there is a gap in the literature on the comprehensive numerical analysis of dropwise condensation and parameters affecting its performance. By simulating condensing flow on different surfaces and performing parameter studies, this thesis reveals the effect of steam mass flux, contact angle, material, subcooled temperature, and configuration. First, this study covers heat transfer analysis during flow condensation on surfaces with uniform wettability. The unique aspect of this thesis is using simulations to visualize the entire dropwise condensation cycle, elucidating the dynamic processes. The findings reveal that higher steam mass flux improves heat transfer, as droplet departure diameter adversely changes with steam mass flux. Surfaces with low wettability exhibit substantial improvements in heat transfer (up to 33% increase in heat transfer coefficient) at high steam mass fluxes compared to highly wettable surfaces. The second part of the thesis investigates patterned surfaces, and the effect of pattern size and mixed wettability on dropwise condensation behavior, droplet size, and heat transfer. The findings identify the optimal pattern size for maximizing the heat transfer performance. Over a variety of surface types, findings consistently revealed a beneficial relationship among higher contact angles, decreased departure droplets, and superior heat transfer performance. Furthermore, this thesis validates the developed numerical model through comparison with experimental results, which provides the reliability of the computational approach in accurately modelling dropwise condensation and in predicting and optimizing dropwise condensation behavior for different applications.
Benzer Tezler
- Nemli havadaki su buharı yoğuşmasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of water vapour condensation from humid air
CİHAT GÜNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FERİDUN ÖZGÜÇ
- An investigation into hydrophobic micro-textured surfaces on heat transfer and surface wetting phenomenon during vapor condensation
Hidrofobik mikro-talaşlanmış yüzeylerde buhar yoğuşmasında oluşan ısı transferi ve yüzey ıslanma olgusunun incelenmesi
THAMER KHALIF SALEM SALEM
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
DR. METE BUDAKLI
- Eşmerkezli ve kaçık merkezli kareler arasındaki kapalı ortamda doğal taşınımın sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of natural convection heat transfer in an enclosure between concentric and eccentric square
TAMER MATARACI
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HABİP ASAN
- Bir basınçlı su reaktöründe kaza sırasında reaktör kabında oluşan kalp enkazının soğumasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of cooling of core debris in pressurized water reactor during an accident
HAŞİM EMANET
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. CİHAT BAYTAŞ
- Yapı duvarlarının faz kayması ve sönüm oranı özelliklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of phase lag and attenuation factor properties of building walls
YAVUZ SELİM SANCAKTAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HABİP ASAN