Investigation of geometrical and structural design on the efficiency improvement of solar air heater
Güneş hava ısıtıcısının verimlilik artırımında geometrik ve yapısal tasarımın araştırılması
- Tez No: 968787
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASER ALAIWI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Bu çalışma, güneş hava ısıtıcılarının (SAH) termohidrolik performansını artırmayı hedeflemektedir. Bu, alıcı plakası üzerinde çeşitli kesilmiş V şeklindeki yapay pürüzlülük konfigürasyonları kullanılarak, üçgen, yarım daire ve trapezoidal kesitlere sahip oluklar dahil ve hariç olarak gerçekleştirilmiştir. ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak üç boyutlu bir sayısal analiz yapılmış ve 12'lik bir en-boy oranı ve 0.046 m'lik bir hidrolik çap ile bir güneş hava ısıtıcı kanalındaki akışkan akışı ve ısı transferi özellikleri incelenmiştir. Reynolds sayıları 3*10³ ile 15*10³ arasında değişmektedir. Pürüzlülüğün geometrik parametreleri, ilgili deneysel doğrulanmış parametreler setinin optimize edilmiş ve en iyi performansı için ayarlanmıştır. Sonuçlar, kesilmiş V şekilli kabartmanın artırılmış turbulans ve vortex oluşumu nedeniyle ısı transfer oranları ve sürtünme kayıplarında önemli bir artış olduğunu göstermektedir. V-kabartmasındaki boşlukların uygulanması, Nusselt sayılarını daha fazla artırmakta ve sürtünme faktörlerinde hafif bir artışla birlikte gelmektedir. Nusselt sayısındaki en yüksek iyileşme, düzgün bir kanala göre üç kat daha fazla olup, THPP (Termal Hava Performans Katsayısı) 2 ile 2.15 arasında bir artış göstermektedir. Ayrıca, kesilmiş V-kabartmaların konfigürasyonlarına oluk eklenmesi, hem Nusselt sayılarını hem de sürtünme faktörlerini artırmaktadır. En uygun sonuçları sağlayan yarım daire oluklar için, Nusselt sayısı oluk olmadan aynı düzene kıyasla 1.25 kat kadar artarak, sürtünme faktörlerinde yalnızca hafif bir artış ile birlikte gelmektedir. Birleşik V-kabartma ve oluk düzenlemelerinin THPP değerleri, diğer konfigürasyonların değerlerini oldukça aşmakta olup, Nusselt sayılarında yarım daire oluklarla birleştirilmiş V-kabartmalar için maksimum değerler gözlemlenmekte ve bu değerler Reynolds sayısına bağlı olarak 6.3 ile 2.4 arasında değişmektedir
Özet (Çeviri)
This study aims to enhance the thermo-hydraulic performance of solar air heaters (SAHs) by employing various broken V-shaped artificial roughness configurations on the absorber plate, with and without incorporating grooves of triangular, semi-circular, and trapezoidal cross-sections. A three-dimensional numerical analysis was conducted using ANSYS Fluent software to examine the fluid flow and the heat transfer characteristics within a solar air heater duct with an aspect ratio of 12 and a hydraulic diameter of 0.046 m, across Reynolds numbers ranging from 3*103 to 15*103. Geometrical parameters of roughness are set to the optimized and best performance of related experimental validated set of parameters. The results indicate that there is significant increase of both heat transfer rates and friction losses of V-shaped ribs attributed to enhanced turbulence and vortex formation. Applying gaps in the V-ribs yield further enhancement in Nusselt numbers, accompanied by slight increase in friction factors. The maximum improvement in the Nusselt number reaches three times greater than that of a smooth duct, with an increase of THPP ranging from 2 to 2.15. Furthermore, the addition of grooves to the broken V-ribs configurations increases both Nusselt numbers and friction factors. For the semi-circular grooves, which provide the most favourable results, the Nusselt number reaches up to 1.25 times that of the corresponding arrangement without grooves, with only a slight increase in friction factors. THPP of the combined V-rib and groove arrangements significantly exceed those of other configurations, with maximum values observed for V-ribs combined with semi-circular grooves, ranging from 6.3 to 2.4, depending on the Reynolds number.
Benzer Tezler
- Hafif siklet bir uçağın kaplama perçin ve rib hesabı
The Calculations of skin rivets and rib design of light airplane
MEHMET SAİT SAFFET BAYSAL
- Francis turbine design and optimization by using CFD
HAD analizleri yardımı ile francis türbin tasarımı ve optimizasyonu
BERK CAN DUVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HABİL METE ŞEN
PROF. DR. ERKAN AYDER
- The effect of twist distribution on rotor performance and its applications on rotor blades
Burulma açısının rotor performansı üzerindeki etkisi ve rotor kanatlarında burulma açısı değişimi uygulama yöntemleri
TACETTİN SANCAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE ÖZDEMİR
- Asenkron motorun ısıl modellemesi ve hava aralığındaki akışın ısınma üzerine etkisinin araştırılması
Thermal modelling of induction motor and investigation of air gap flow effect on temperature rise
HALİL NACİ TOP
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. HAKAN ÖKSÜZOĞLU