Gövde-boru tipi ısı değiştiricilerinde tek fazlı iç akıştaki ısı transferinin pasif yöntemler kullanılarak iyileştirilmesi ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile analizi
Enhancement of heat transfer in single-phase internal flow of shell and tube type heat exchangers using passive methods and computational fluid dynamics analysis
- Tez No: 928440
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERMAN ASLAN, DOÇ. DR. İLYAS YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde fosil enerji kaynaklarının tükenmesi ve sera gazı etkilerinin artması nedeniyle enerjinin daha etkin kullanılması yönünde çalışmalar yürütülmektedir. Enerjinin daha verimli kullanılması sağlamak amacıyla ısı değiştiricileri büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmamızda gövde tipi tek fazlı iç akışta ısı transferinin pasif teknikler kullanarak termal performansını ve akış karakteristiğinin iyileştirilmesi amacıyla pürüzsüz düz boru ve 11 farklı büküm şerit modelin nümerik çalışma gerçekleştirilmiştir. Geometriler SpaceClaim programı kullanılarak oluşturulmuştur. Sonlu hacimler metodu olan ticari yazılım olarak Ansys-Fluent programında kullanılmıştır. Akışkan madde su seçilmiştir. Türbülans modeli olarak k-ω SST tercih edilmiştir. Giriş sıcaklığı 288 K ve kütlesel debisi 0,15kg/s 'dir. Çıkış basıncı 0 Pa ve sıcaklığı 330 K dir. Duvar yüzey sabit sıcaklıkta 373,15 K ve büküm duvar yüzeyine birleştirilmiş sınır koşuluyla kaymamazlık şartı uygulanmıştır. Öncelikle düz boru ve düz bükümlü şerit borunun 6347 Reynolds sayısında analizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar ile ampirik formüllerle validasyon ve ağdan bağımsızlık işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra düz boru ile 11 farklı modelin akış özellikleri kıyaslanmıştır. En yüksek Nusselt sayısı (Numak=125,48) şerit merkezine ekli kare prizmalı boruda (DBB-MEK) elde edilmiştir. En yüksek performans değerlendirme kriteri (PEC=1,1149) düz bükümlü boruda hesaplanmıştır. Daha sonra PEC ve Nu sayısının maksimum değerleri 4.350 ile 15.900 arasındaki 12 farklı Reynolds sayısında DBB-MEK ve DBB analizi gerçekleştirilmiştir. Artan Reynolds sayısıyla birlikte (DBB MEK) ve DBB Nusselt değerinin yükseldiği gözlemlenirken, sürtünme faktörü azalmıştır. Performans değerlendirme kriteri Reynolds sayısının artmasıyla birlikte azalmıştır.
Özet (Çeviri)
This study investigates the thermal performance and flow characteristics of single-phase internal flow in body-type heat exchangers, with a focus on passive techniques for optimization. The research compares a smooth straight pipe and 11 different twisted tape models, using numerical simulations in Ansys Fluent with water as the working fluid. The simulations employed the k-ω SST turbulence model and analyzed the system at a Reynolds number of 6347. The results showed that the highest Nusselt number (Nu = 125.48) occurred in the square-prism tube (PTT-CAS), and the highest performance evaluation criterion (PEC = 1.1149) was found in the straight twisted pipe. Further tests were conducted at 12 different Reynolds numbers (4350 to 15900), revealing that as the Reynolds number increased, the Nusselt number for both PTT-CAS and PTT models rose, while the friction factor decreased. However, the PEC decreased as the Reynolds number increased. The study highlights the potential of twisted tapes in enhancing heat exchanger performance through passive optimization techniques.
Benzer Tezler
- Mikrobilgisayar kullanarak tarım işletmesi analizi üzerine bir çalışma
Başlık çevirisi yok
BÜLENT MİRAN
