Isı geri kazanımı için ısı borulu ısı eşanjörü kullanımının deneysel ve sayısal yöntemlerle araştırılması
Experimental and numerical investigation of the use of heat pipe heat exchangers for heat recovery
- Tez No: 935791
- Danışmanlar: PROF. DR. ELİF ÖĞÜT
- Tez Türü: Doktora
- 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: 140
Özet
Isı boruları, buharlaştırıcı ve yoğuşturucu arasında bir sıvının buharlaştığı ve yoğuştuğu ve bu iki faz arasında bir dolaşımın olduğu ısı transfer cihazlarıdır. Isı borusu teknolojisi, ısı geri kazanımında pek çok uygulama alanına sahiptir. Bu çalışmada, bir ısı borusu ısı eşanjörü (THEX) ısıl ağ ile modellenmiştir. Aynı zamanda, ısı geri kazanım uygulamalarında yaygın olarak kullanılan döner tip rejeneratif ısı eşanjörü (RHEX) analitik olarak modellenmiştir. Literatürden elde edilen deneysel verilerle doğrulanan bu modeller kullanılarak, ısı borusu ısı eşanjörü ile aynı hacme sahip bir rejeneratif ısı eşanjörü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Önerilen tasarımlar kullanılarak, aynı kütlesel debi ve hava giriş sıcaklıklarına sahip ısı borusu ısı eşanjörü ve döner tip rejeneratif ısı eşanjörü, hava çıkış sıcaklıkları, toplam etkinlik değeri, toplam fan güç gereksinimi, kütle ve malzeme maliyeti açısından karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda, sıcak akışkan giriş hızının etkileri incelenmiştir. Çalışma kapsamında kurulan deney düzeneği ve oluşturulan hesaplamalı akışkan dinamiği (HAD) modelleri sayesinde yeni bir termosifon tasarımı önerilmiş olup, bu tasarım, geleneksel termosifonlara göre evaporatör bölgesinde ısı transfer katsayısını %16 oranında artırma potansiyeline sahiptir ve düşük eğim açılarıyla yatay olarak konumlandırılabilmektedir. Aynı çalışma koşulları altında, THEX'in toplam etkinlik değerinin RHEX'ten %30 daha yüksek olduğu, RHEX'teki toplam fan güç gereksiniminin THEX'ten yaklaşık 34 kat daha fazla olduğu, RHEX'in toplam kütlesinin THEX'ten yaklaşık 16 kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, RHEX'in toplam malzeme maliyetinin THEX'ten yaklaşık 4 kat daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Genel olarak, ısı borusu ısı eşanjörü, etkinlik, toplam fan güç gereksinimi ve maliyet açısından ısı geri kazanım uygulamalarında öne çıkmaktadır.
Özet (Çeviri)
Heat pipes are heat transfer devices in which a fluid evaporates and condenses between the evaporator and condenser, and circulation occurs between these two phases. Heat pipe technology has a wide range of applications in heat recovery. In this study, a heat pipe heat exchanger (THEX) was modeled using a thermal network. Additionally, a rotary regenerative heat exchanger (RHEX), which is commonly used in heat recovery applications, was analytically modeled. Using these models validated with experimental data from the literature, a regenerative heat exchanger design with the same volume as the heat pipe heat exchanger was developed. Using the proposed designs, the heat pipe heat exchanger and the rotary regenerative heat exchanger, both operating under the same mass flow rates and air inlet temperatures, were compared in terms of air outlet temperatures, total effectiveness, total fan power requirement, mass, and material cost. In this context, the effects of hot fluid inlet velocity were investigated. Through the experimental setup and computational fluid Dynamics (CFD) models established within the scope of this study, a new thermosiphon design was proposed. This design has the potential to increase the heat transfer coefficient in the evaporator region by 16% compared to traditional thermosiphons and can be positioned horizontally at low inclination angles. Under the same operating conditions, it was found that the total effectiveness of THEX is 30% higher than that of RHEX, the total fan power requirement of RHEX is approximately 34 times higher than that of THEX, and the total mass of RHEX is approximately 16 times higher than that of THEX. Furthermore, the total material cost of RHEX was determined to be approximately 4 times higher than that of THEX. Overall, the heat pipe heat exchanger stands out in terms of effectiveness, total fan power requirement, and cost for heat recovery applications.
Benzer Tezler
- Termoelektrik modül kullanarak içten yanmalı bir otomobilin egzozundan atılan ısıdan enerji geri kazanımının termal analizi
Thermal analyse of waste heat recovery of exhaust gas from internal combustion engine using thermoelectric modules
ESRA HANÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SİBEL GÜNEŞ
- Isı borusu tabanlı bir atık ısı geri kazanım uygulaması
A heat pipe based waste heat recovery application
OYA YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVAN KARABETOĞLU
- Comparative CFD computational study on enhancing shell and tube heat exchangers with nano fluids
Nano akışkanlar ile kabuk ve boru ısı eşanjörlerinin geliştirilmesine ilişkin karşılaştırmalı CFD hesaplamalı çalışması
MUIZ ABDUL RAQIB
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASER ALAIWI
- Güneş enerjisi destekli ısı borulu ısı eşanjörü ile egzos ısısının geri kazanımı
Başlık çevirisi yok
MESUT TURAN
- Experimental investigation of domestic dishwasher greywater thermal energy recovery by compact heat exchanger
Ev tipi bulaşık makinesi atık su termal enerjisinin kompakt ısı eşanjörü ile geri kazanımının deneysel olarak araştırılması
KHALED MOHAMED ASHNAAF ABAJJA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK SELİMLİ