Yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinde kanatlı ve plakalı tip ısı değiştiricilerin bir boyutlu modellenmesi ve deneysel analizi
One-dimensional modelling and experimental analysis of fin and plate type heat exchangers in oil injected screw air compressors
- Tez No: 935469
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZAFER GEMİCİ, DR. MUSTAFA KEMAL SEVİNDİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- 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: 87
Özet
Hava kompresörleri geniş endüstriyel alanlarda aktif olarak kullanılarak basınçlı hava ihtiyacını karşılayan makinelerdir. Sıkıştırma tekniklerine göre pozitif yer değiştirmeli ve dinamik kompresörler olmak üzere iki grupta incelenmektedir. Pozitif deplasmanlı kompresörler sınıfına giren yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörleri yüksek enerji verimliliği ile sektörde yaygın olarak tercih edilen önemli bir alternatif olarak kullanılmaktadır. Yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinin soğutma sistemi tasarımı bu kompresörlerin enerji tüketimine doğrudan etki ederek enerji verimliliğinde kritik rol oynamaktadır. Yapılan çalışma, yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinin soğutma sisteminde yaygın olarak kullanılan çapraz akışlı kanatlı ve plakalı tip bir ısı değiştiricisinin matematiksel olarak modellenip, deneysel ortamda yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinde yapılan deneyler ile doğrulanmasını kapsamaktadır. Matematiksel modelleme aşamasında, kanatlı ve plakalı tip ısı değiştiricisinin tasarım kriterleri belirlenmiştir. Kanat geometrisi olarak sıcak akışkanlar için şaşırtmalı tip, soğuk akışkan için ise dalgalı tip kanat geometrisine uygun korelasyonlar kullanılmıştır. Oluşturulan modelde epsilon-NTU metodolojisi kullanılarak kanatlı ve plakalı tip ısı değiştiricisinin performansı bir boyutlu olarak analiz edilmiştir. Soğutma esnasında sistemden ısıl yükün atılmasını zorunlu taşınım ile sağlayan soğutma fanları, sağlayıcının verdiği performans verileri doğrultusunda matematiksel modele dahil edilmiştir. Deneysel ortamda yedi farklı hava kompresöründe test edilen kanatlı ve plakalı tip ısı değiştirici performansı, oluşturulan matematiksel model ile doğrulanmıştır. Deneysel çıktılar ile model çıktıları incelendiğinde sıcak akışkan çıkış sıcaklıkları arasındaki fark hava-hava ısı değiştiricisinde -1,23°C ile 1,66°C arasında, yağ-hava ısı değiştiricisinde 1,1°C ile 5,13°C arasında olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan doğrulama çalışması, kanatlı ve plakalı tip ısı değiştirici performansının doğru bir şekilde analiz edilerek hızlı bir şekilde değerlendirilmesine önemli bir katkı sağlamıştır. Doğrulanmış model, test gereksinimlerinin minimize edilmesine ve işletme maliyetlerinin düşürülmesine olanak sağlamıştır. Oluşturulan bir boyutlu model ile yağ enjeksiyonlu vidalı hava kompresörlerinin çalışma koşullarına uygun ısı değiştirici boyutlandırması, soğutma sistemi maliyetlerinin düşürülmesinde ve kompresör enerji verimliliğinin artırılmasında önemli bir rol oynayacaktır.
Özet (Çeviri)
Air compressors are machines that are actively used in large industrial areas and meet the air needs today. According to compression techniques, they are examined in two groups: positive displacement and dynamic compressors. Oil injected screw air compressors, which fall into the positive displacement compressor class, are widely used as an important alternative with high energy efficiency. The cooling system design of oil-injected screw air compressors plays a critical role in energy efficiency by directly affecting the energy consumption of these compressors. The study is included in the verification of a cross-flow fin and plate type heat exchanger, which is widely used in the cooling system of oil injected screw air compressors, with an expanded model and tests carried out on classified oil injected screw air compressors. The design criteria for a mathematically phased, finned and plated type heat exchanger were determined. As for fin geometry, offset type fin is used for hot fluids and wavy tip fin geometry is used for cold fluids. In the created model, the performance of the finned and plate type heat exchanger was analyzed in one dimension using the epsilon-NTU methodology. Cooling fans, which provide forced convection to remove the thermal load from the system during cooling, were included in the mathematical model in line with the performance data provided by the supplier. The performance of finned and plate type heat exchangers tested in seven different air compressors in the experimental environment was verified with the mathematical model created. When the experimental and model outputs were examined, it was observed that the difference between the hot fluid outlet temperatures was between -1.23°C and 1.66°C in the air-air heat exchanger and between 1.1°C and 5.13°C in the oil-air heat exchanger. The verification study made a significant contribution to the accurate analysis and rapid evaluation of the performance of finned and plate type heat exchangers. The validated model allowed minimizing testing requirements and reducing operating costs. With the created one-dimensional model, heat exchanger sizing appropriate to the operating conditions of oil-injected screw air compressors will play an important role in reducing cooling system costs and increasing compressor energy efficiency.
Benzer Tezler
- Kompresörlerde soğutma sistemi optimizasyonu
Cooling system optimisation of air compressor
PELİN ALEMDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT YÜKSEK
- Investigation of oil-injected screw compressors performance based on energy efficiency and pressurized air quality
Verimlilik ve basınçlı hava kalitesi açısından yağ enjekteli vidalı kompresörlerin incelenmesi
ŞÜKRÜ ERİKLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ BAHADIR OLCAY
- Enjeksiyon döküm kalıplarına uygulanan farklı kaplamaların kalıp ömrüne etkisi
Effect of different coatings applied to injection casting molds on mold life
AHMET TURAN KARAOĞLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Haloysit nanotüp dolgu malzemesi ile termoplastik ve termoplastik elastomer polimer matris kompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of halloysite filled thermoplastic and thermoplastic elastomer composite materials
TUĞÇE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Plastik enjeksiyon makinelerinde yağlama sistemlerinin analizi ve iyileştirilmesi
Analysis and improvement of lubrication systems in plastic injection machines
HAKAN ALTINTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURMUŞ KARAYEL