Isı değiştirici hava tarafı ısı transfer performansını arttırmak amacıyla parametrelerin nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of parameters to improve heat exchanger air side performance
- Tez No: 893614
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ, DOÇ. DR. ZAFER GEMİCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı Proses Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Dünya nüfusunun yükselmesi ile birlikte harcanan enerji de hızlı bir şekilde artmaktadır. Enerji tüketimindeki dağılım incelendiğinde ise evlerde aydınlatma ve buzdolapları tarafından harcanan enerji tüketimi en büyük kısmı oluşturmaktadır. Bu nedenle buzdolaplarının harcadığı enerji tüketimi, araştırmacıları yüksek performanslı ve daha verimli ürünler geliştirmeye yöneltmiştir. Bu alanda literatürde çeşitli araştırma konusu olup, soğutma çevrimi ile çalışan buzdolaplarında daha küçük, hafif ve verimi yüksek ısı değiştiricilerin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar ön plana çıkmaktadır. Bu araştırma, hava tarafı ısıl performansın iyileştirildiği uygulamalara odaklanarak, yenilikçi ısı değiştirici tasarımını ortaya koymayı amaçlamaktadır. Özellikle buzdolaplarında kullanılan ısı değiştirici yapıları için hava tarafı ısı transferini etkileyen optimum parametrelerin deneysel ve sayısal incelenmesi ile performans artırımı sağlayan yeni nesil ısı değiştirici dizaynının ortaya konması hedeflenmektedir. Tez çalışmasının ilk iki bölümünde, konu ile ilgili soğutma çevrimi yapısı ve bileşenlerine, literatürde yer alan çalışmalara detaylı değinilmiş ve yapılan doktora çalışmasının özgün yönü vurgulanmıştır. Son yıllarda hava tarafını iyileştirmek üzere çeşitli ısı değiştirici tasarımlarına yönelik çalışmaların yapıldığı fakat düşük Reynolds sayılı uygulamalarda keskin olmayan dış forma sahip Kammtail boru formunun ve hibrit kanat yerleşiminin çalışılmadığı gözlemlenmiştir. xvi Üçüncü bölümde sayısal modelleme çalışmalarının detaylarına, kullanılan yaklaşımlara ve sınır koşullarına değinilmiştir. Sayısal çalışma kanatsız boru analizleri ve sonrasında en iyi çıkan boru konfigürasyonu için kanatlı boru analizleri ile devam etmektedir. Tezin dördüncü bölümünde, deneysel çalışmalarda kullanılan sistem bileşenleri ve çalışma prensibi detaylı anlatılmıştır. Ayrıca sayısal çalışmaları doğrulamak adına deneylerin yürütüldüğü deney düzenekleri hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Deney düzeneğinde kullanılan cihazlar, ölçüm yöntemleri ve sınır koşulları aktarılmıştır. Beşinci ve altıncı bölümlerde doğrulama ve sayısal analiz sonuçları detaylı bir şekilde aktarılmıştır. Orijinal kondenser ile sonuçlar kıyaslanarak hava tarafı basınç düşümü azaltılıp, ısı transfer performansı iyileştirilen bir optimum tasarım ortaya konulmuş ve çıktıları ayrıntılı olarak paylaşılmıştır. Tez çalışmasının son bölümünde ise elde edilen sonuçlara ve gelecek çalışmalar için önerilere yer verilmiştir.
Özet (Çeviri)
The rapid increase in the world population has led to a noticeable rise in energy consumption. Research indicates that after the industrial sector, the highest consumption occurs at the domestic level. Within domestic consumption, lighting and refrigerators account for the largest share. In this context, the literature reveals numerous studies, with a particular emphasis on the development of smaller, lighter, and highly efficient heat exchangers for refrigerators operating on cooling cycles. This research aims to present an innovative heat exchanger design by focusing on applications where thermal performance on the air side is improved. The first two chapters of the thesis provide a detailed review of the cooling cycle structure and components related to the topic, as well as existing studies in the literature, emphasizing the original aspects of this doctoral research. The third chapter delves into the details of numerical modeling studies, the approaches used, and the boundary conditions. The numerical study progresses with finless tube analyses, followed by finned tube analyses for the best-performing tube configuration. In the fourth chapter, the components and working principles of the systems used in the experimental studies are explained in detail. Additionally, detailed information about the experimental setups used to validate the numerical studies is provided. The devices, measurement methods, and boundary conditions used in the experimental setup are described. The fifth and sixth chapters present the validation and numerical analysis results in detail. By comparing the results with the original condenser, an optimal design that reduces air-side pressure drop and improves heat transfer performance is proposed, with the findings shared in detail. The final chapter of the thesis discusses the obtained results and provides recommendations for future studies.
Benzer Tezler
- Experimental investigation of heat transfer performance of fin-and-tube heat exchangers for dry and wet conditions
Kanatlı borulu ısı değiştiricilerinde ısı transferi performansının kuru ve ıslak koşullarda deneysel olarak incelenmesi
OĞUZ KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
- Isı değiştiricide üçgen profilli kanatların kullanılmasının ısı transferi ve basınç düşümüne etkilerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve deneysel yöntemlerle incelenmesi
Numerical and experimental analysis of heat transfer performance and pressure drop affect of using triangular fins on the heat exchanger
HAMDİ SELÇUK ÇELİK
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LATİFE BERRİN ERBAY
DOÇ. DR. BAHADIR DOĞAN
- Design and experimental investigation of a microchannel heat exchanger
Bir mikrokanal ısı değiştiricisinin tasarımı ve performansının deneysel olarak incelenmesi
MURAT ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ALMILA GÜVENÇ YAZICIOĞLU
- The Heat transfer characters of finned tube coil heat exchangers
Kanatlı borulu türden ısı değiştiricilerinin ısı transfer karakteristikleri
MELİKE NİKBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALUK ÖRS