Kalın cidarlı düşey borularda doğal taşınım ile birleşik ısı transferinin incelenmesi
Investigation of conjugated natural convection heat transfer in thick-walled vertical pipes
- Tez No: 919607
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEFİK BİLİR, DOÇ. DR. ALİ ATEŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Kalın cidarlı düşey borularda, sürekli rejimde boru içi laminer akış doğal taşınım ile birleşik ısı transferi cidar ve eksenel akışkan iletimi dikkate alınarak incelenmiştir. Problem düşey ve sonlu uzunluktaki eksenel simetrik bir boruda sabit dış yüzey sıcaklığı sınır şartı ile ele alınmıştır. Viskoz sönüm ihmal edilerek, Boussinesq yaklaşımı ile kaldırma kuvveti terimindeki yoğunluk hariç tüm akışkan özelliklerinin sabit olduğu varsayımıyla, problem sonlu farklar yöntemi ile sayısal olarak ve birbirine bağlı denklem takımı, süreklilik, momentum ve enerji denklemleri, eş zamanlı olarak çözülmüştür. Hız çözümü için kaydırılmış düğüm noktası sistemi ile SIMPLE algoritması kullanılarak boruda eksenel ve radyal hız ve basınç dağılımları elde edilmiştir. Enerji denklemi hem cidar ve hem de akışkan tarafı için arayüzeyde süreklilik şartları göz önüne alınarak çözülmüş ve yığık sıcaklık, ara yüzey ısı akısı ve yerel Nusselt sayısı dağılımları belirlenmiştir. Problemi tanımlayan boyutsuz parametrelerin ki bunlar; Grashof sayısı, GrL, Prandtl sayısı, Pr, cidar-akışkan ısı iletkenlik katsayısı oranı, kwf, cidar kalınlık oranı, d' ve boru uzunluğunun boru yarıçapına oranıdır, B, akış ve ısı transferi karakteristikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Çözümler bu parametrelerin farklı değerleri için yapılmıştır. GrL=105, 106, 107 ve 108; Pr=0.7, 4, 7, 50 ve 100; kwf =1, 10, 100 ve 1000; d'=0.02, 0.1 ve 0.3; B=16, 24, 32, 40 ve 48. Arayüzey ısı akısı girişe çok yakın bölgelerde yüksek değerlere ulaşmakta, sonrasında hızla azalarak ısıl olarak gelişmiş bölgede sıfıra düşmektedir. Grashof ve Prandtl sayıları büyüdükçe arayüzey ısı akısı değerleri ve toplam ısı transferi de daha büyük olmaktadır. Yine büyük Grashof ve Prandtl sayıları için hidrodinamik ve ısıl gelişme mesafeleri daha uzun olmaktadır. Uzunluk-yarıçap oranı arttıkça ısıl gelişme mesafesinin kısaldığı görülmektedir. Yine uzunluk-yarıçap oranı arttıkça akış hızı ve buna bağlı olarak arayüzey ısı akısı değerleri de azalmaktadır.
Özet (Çeviri)
Conjugate natural convection heat transfer at steady state with internal laminar flow in thick-walled vertical pipes is investigated by considering the wall and axial fluid conduction. The problem is addressed in a vertical and axisymmetric pipe of finite length with a constant external surface temperature boundary condition. Neglecting the viscous dissipation and assuming that all fluid properties are constant except the density in the buoyancy term by the Boussinesq approximation, the problem is solved numerically by the finite difference method and the set of coupled equations; continuity, momentum and energy, are solved simultaneously. For the velocity solution SIMPLE algorithm with a staggered grid system is used and axial and radial velocity and pressure distributions in the pipe are obtained. The energy equations are also simultaneously solved for both the wall and the fluid sides by considering continuity conditions at the interface and the bulk temperature, interfacial heat flux and local Nusselt number distributions are determined. The effects of the dimensionless parameters defining the problem, which are Grashof number, GrL, Prandtl number, Pr, ratio of wall to fluid thermal conductivity, kwf, wall thickness ratio, d' and pipe length to radius ratio, B, on the flow and heat transfer characteristics, are investigated. Solutions were made for different values of these parameters. GrL=105, 106, 107 and 108; Pr=0.7, 4.7, 50 and 100; kwf =1, 10, 100 and 1000; d'=0.02, 0.1 and 0.3; B=16, 24, 32, 40 and 48. The interfacial heat flux reaches high values in regions very close to the entrance, then decreases rapidly and drops to zero in the thermally developed region. As the Grashof and Prandtl numbers increase, the interfacial heat flux values and total heat transfer also increase. Again, for large Grashof and Prandtl numbers, the hydrodynamic and thermal development distances are longer. It is observed that the thermal development distances decrease as the pipe length to radius ratio increases. Again as the pipe length to radius ratio increases, the flow rate and accordingly the interfacial heat flux values decrease.
Benzer Tezler
- Öksetik yapı parametrelerinin sandviç malzemelerin mekanik performansına etkisinin araştırılması
Research on effect of auxetic structure parameters on the mechanical performance of sandwich materials
ONUR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CİHAN KABOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ HÜSNÜ BADEMLİOĞLU
- UPE çelik konsol kirişlerin yanal burulmalı burkulmasının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of lateral torsional buckling of cantilever steel UPE beams
HÜSEYİN ERDEM EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
- İçi beton dolu çift cidarlı çelik tüplerin (CFDST) eksenel basınç altında deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of concrete filled double skin steel tubes (CFDSTs) under axial compression
BERİKA CEREN CİHAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- UPE ve IPE çelik konsol kirişlerin yanal burulmalı burkulmasının nonlineer sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Lateral torsional buckling of cantilever IPE and UPE steel beams with nonlinear finite element analysis
ERKAN OKAY MUTLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
- Lateral pressures ın expansive sails
Şişen zeminlerde yanal basınç
ÜSTÜN HATİPOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. ORHAN EROL