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: Belirtilmemiş.
- 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: 258
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
- Tozaltı kaynak yöntemi ile spiral boru üretiminde kaynak parametrelerinin kaynak dikiş kalitesi üzerindeki etkilerinin incelenmesi
The effects of welding parameters on weld quality in the submerget arc welded spiral pipe production
KAHRAMAN ŞİRİN
- Tozaltı kaynaklı spiral boru imalinde kaynak parametrelerinin boru kalitesine etkisi
Effect of welding parameters on tube quality in submerged arc welded tube manufacturing
HALİT GÜLOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT VURAL
- Çukurlu sarmal boru profillerde ısı transferi performansının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of heat transfer performances in spiral dimpled pipe profiles
ANIL AYKUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL ÖZCEYHAN
- Spiral borulu LPG buharlaştırıcının CFD modellemesi ve performans değerlendirmesi
CFD modeling and performance evaluation of spiral tube LPG vaporizer
DİLARA YENİAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. NEZAKET PARLAK