Spiral boru akışında türbülatör ve nano akışkan kullanımının ısı transferine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of turbulator and nano fluid usage on heat transfer in spiral pipe flow
- Tez No: 882435
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERDİN DANIŞMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Isı, Isı akışı, Isı analizi, Isı boruları, Isı geçişi, Isı iletimi, Heat, Heat flow, Heat analysis, Heat pipes, Heat transfer, Heat conduction
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmada; düz, sarmal ve türbülatörlü (düz, 10, 50 ve 100 devirlik) sarmal olmak üzere 6 farklı ısı tüpünün termo-akış davranışları sayısal olarak incelendi. İş akışkanı olarak su ve dört farklı nano akışkanlar (Su-Al2O3, Su-TiO2, Su-Fe2O3, Su-CuO) kullanılarak akışkanların ısı transferine etkisi araştırıldı. Spiral boru içerisine türbülatör yerleştirilmesinin ve türbülatör devrinin artırılmasının ısı transferine olan etkisi araştırıldı. Nano akışkanların yüzde yoğunluğu %3'tür. Düz, spiral ve türbülatörlü sarmal boruların çizim SolidWorks 2023 programı ile gerçekleştirildi ve ANSYS 20 R2 ortamına aktarıldı. Düz, spiral ve türbülatörlü sarmal boruların uzunluğu 3 777 m ve çapı 17 mm dir. Düz, spiral ve türbülatörlü sarmal boruların hesaplamalı akış dinamik modellemesi ANSYS 20 R2 programı ile gerçekleştirildi. Sayısal çalışma için iyileştirilmiş duvar fonksiyonlarında türbülanslı kinetik enerji - dağılım (k-ε) modeli kullanıldı. Geçerli eşitliklerin çözümü için ayrık sonlu hacim yöntemi kullanıldı. Çalışmada, türbülanslı ve laminer akışta ısı transferi koşulları dikkate alınarak akış ve ısı transferi analizleri yapıldı. Reynold sayısı, farklı nano akışkanlar, akış düzenlemeleri, türbülatörlerin devirleri vb. gibi önemli tasarım parametrelerinin etkisi esas ilgi konusuydu. Sonuçlar farklı Reynold sayısı aralıklarında su için (3000 - 40000), nano akışkanlar için (2000 - 40 000) gerçekleştirildi. Çalışma tüm boru tiplerinde 35 ℃ sabit duvar sıcaklığında gerçekleştirildi. Su ve nanoakışkanların 6 farklı boruda hız, basınç ve sıcaklık konturları oluşturuldu. Su ve nanoakışkanların 6 farklı boruda hız, basınç ve sıcaklık değerleri karşılaştırıldı. Su ve nano akışkanların 6 farklı boruda Nusselt sayısı (Nu), ısı transfer katsayısı(h), sürtünme faktörü (f), çıkış sıcaklığı (To) değerleri bulunarak bu 6 farklı boru için karşılaştırıldı. Reynolds sayısının artmasıyla tüm akışkanlar ve tüm boru tipleri için Nusselt sayılarının ve ısı taşınım katsayılarının arttığı, sürtünme faktörü ve çıkış sıcaklığı değerlerinin ise azaldığı bulundu. Su ve tüm nano akışkanları için spiral borunun diğer borulardan daha fazla ısı transferi ve basınç düşüşü sağladığı bulundu. Türbülatörün devirlerinin artırılmasının ısı transferine katkı sağlamadığı bulundu. Nanoakışkanlar arasında en yüksek ısı transferini Ti02 sağladığı, en düşük ısı transferini ise CuO nanoakışkanı sağladığı bulundu. Suyun nanoakışkanlardan daha iyi ısı transferi sağladığı bulundu.
Özet (Çeviri)
In this thesis study; Thermo-flow behaviors of 6 different heat tubes, including straight, spiral and turbulator (straight, 10, 50 and 100 rpm) spiral, were numerically examined. The effect of fluids on heat transfer was investigated by using water and four different nanofluids (Water Al2O3, Water-TiO2, Water-Fe2O3, Water-CuO) as the working fluid. The effect of placing a turbulator in the spiral pipe and increasing the turbulator speed on heat transfer was investigated. The percentage density of nanofluids is 3%. The drawing of straight, spiral and turbulator spiral pipes was made with the SolidWorks 2023 program and transferred to the ANSYS 20 R2 environment. The length of straight, spiral and turbulator spiral pipes is 3 777 m and their diameter is 17 mm. Computational flow dynamic modeling of straight, spiral and turbulent spiral pipes was carried out with ANSYS 20 R2 program. Turbulent kinetic energy - dissipation (k-ε) model in improved wall functions was used for the numerical study. The discrete finite volume method was used to solve the valid equations. In the study, flow and heat transfer analyzes were performed by taking into account heat transfer conditions in turbulent and laminar flow. Reynolds number, different nanofluids, flow arrangements, speeds of turbulators, etc. The influence of important design parameters such as was of main interest. The results were carried out in different Reynolds number ranges for water (3000 - 40000) and for nanofluids (2000 - 40 000). The study was carried out at a constant wall temperature of 35 ℃ on all pipe types. Velocity, pressure and temperature contours of water and nanofluids were created in 6 different pipes. Velocity, pressure and temperature values of water and nanofluids in 6 different pipes were compared. Nusselt number (Nu), heat transfer coefficient (h), friction factor (f), outlet temperature (To) values of water and nanofluids in 6 different pipes were found and compared for these 6 different pipes. It was found that with increasing Reynolds number, Nusselt numbers and heat transfer coefficients increased for all fluids and all pipe types, while friction factor and outlet temperature values decreased. It was found that the spiral pipe provided more heat transfer and pressure drop than other pipes for water and all nanofluids. It was found that increasing the turbulator speeds did not contribute to heat transfer. It was found that TiO2 provided the highest heat transfer among the nanofluids, while CuO nanofluid provided the lowest heat transfer. It was found that water provides better heat transfer than nanofluids.
Benzer Tezler
- Bir enerji depolama sisteminin tasarimi ve çalişma parametrelerinin deneysel ve sayisal olarak incelenmesi
Design of thermal energy storage systems and experimental and numerical investigation of its working parameters
MUHAMMET ÖZDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiTermodinamik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTUNÇ EREK
- Boru demetine paralel akışın deneysel sonuçlarının nümerik metotla karşılaştırılması
The comparison of experimental results of the parallel flow in a rod bundle with a numerical method
IŞIK TAŞKIRAN
Doktora
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL TANER
- Coriolis tipi kütlesel debimetrelerde basınç kaybının modellenmesi
Modelling pressure loss of coriolis type flowmeter
ATA EFEKAN BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Gelişim nörolojisi polikliniğine başvuran nöral tüp defektli olgularda prospektif bir inceleme
Başlık çevirisi yok
İLKBAHAR EMİNE GÜLTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Çocuk Sağlığı ve Hastalıklarıİstanbul ÜniversitesiAile Sağlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK APAK
- Karıştırıcılar ve karıştırma kabındaki akım olaylarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NADİR İLTEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÖMER SAMİH MERTBAŞ