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: 92
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
- Thermal design and optimization of shell and tube heat exchangers used in organic Rankine cycle
Organik Rankin çevrimlerinde kullanılan gövde boru tipi ısı değiştiricilerinin ısıl tasarımı ve optimizasyonu
ANIL ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
EnerjiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
- CFD analysis of shell and tube heat exchanger
Gövde - boru tipi ısı değiştiricilerinde had uygulaması ile akış ve ısıl analiz
TUĞÇE KARATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSHAK GÖKHAN AKSOY
- Detailed design of shell-and-tube heat exchangers using CFD
Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile gövde-boru tipi ısı değiştiricilerinin ayrıntılı tasarımı
ENDER ÖZDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İLKER TARI
- Bilgisayar yardımıyla ısı değiştiricisi tasarımı
Computer aided design of heat exchangers
ÖMÜR MURAT ÇETECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM PARMAKSIZOĞLU
- Bir ergimiş tuz reaktör-toryum tipi güç santralında kullanılacak gövde borulu ısı değiştirici tasarımı
A shell and tube heat exchanger design for molten salt reactor-thorium power plant
OĞUZHAN YALINAYAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LATİFE BERRİN ERBAY