Investigation of domestic combi boiler's condensation area using multiphase computational fluid dynamics and infrared thermography
Konut tipi kombi kazanlarda yoğuşma bölgesinin çok fazlı hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve kızılötesi termografi ile incelenmesi
- Tez No: 982738
- Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK KUMLUTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Damlacık yoğuşması, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Dropwise condensation, Computational fluid dynamics (HAD)
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, farklı ısı yükleri altında konut tipi gaz yakıtlı yoğuşmalı kombi kazanlarında yoğuşma performansı araştırılmaktadır. Çalışmada, deneysel yöntemler ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak 6, 12, 18 ve 24 kW giriş kapasitelerinde yoğuşma ve gizli ısı geri kazanımı incelenmiştir. Sayısal çalışmalar, HAD kullanılarak gerçekleştirilmiş ve deneysel çalışmalarla birlikte, gerçek çalışma koşulları altında faz değişimi, yoğuşma verimliliği ve yoğuşma hızı gibi parametreler analiz edilmiştir. HAD modelinde, gaz-sıvı arayüzünün hassas bir şekilde yakalanabilmesi için Hacimsel Akışkan Yöntemi kullanılmış ve böylece çok fazlı akış senaryolarında yoğuşma ve ara yüzey ısı transferinin güvenilir tahminleri elde edilmiştir. Isı eşanjörü yüzeylerindeki sıcaklık dağılımlarını belirlemek için Kızılötesi Termografi yöntemi uygulanmıştır. Literatürde ilk kez, çalışmada ısı eşanjörünün dört farklı yüzeyinde operasyon sırasında sıcaklık dağılımı analiz edilmiştir. Bu bütünleşik yaklaşım, sayısal ve deneysel çalışmalarda elde edilen veriler arasında yüksek uyum göstermiş ve HAD modeli, gözlenen yoğuşma performansını maksimum %10 hata payı ile tahmin etmiştir. Sonuçlar, düşük giriş yüklerinde üretilen yoğuşma miktarının birim termal girişe göre tam yük koşullarına kıyasla belirgin şekilde yüksek olduğunu göstermektedir. Bu durum, daha düşük yanma oranlarının baca gazı sıcaklıklarını çiğlenme noktasına yaklaştırması nedeniyle, kısmi yük koşullarında gizli ısı geri kazanımının daha etkili olduğunu ortaya koymaktadır. Elde edilen bulgular, kombi kazanlarının gerçek çalışma koşullarında performansının iyileştirilmesine yönelik önemli bilgiler sunmakta ve enerji verimliliği ile emisyon azaltımının artırılması açısından kısmi yük operasyonunun önemini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates condensation performance in a domestic gas-fired combi boiler under varying thermal loads. By integrating experimental methods with Computational Fluid Dynamics (CFD), the study assesses condensation and latent heat recovery at input capacities of 6, 12, 18 and 24 kW. Numerical simulations were conducted using CFD and were integrated with experimental studies to investigate local phenomena, including phase change, condensation efficiency and condensation rate, under realistic operating conditions. The Volume of Fluid (VOF) method was utilized in the CFD model to precisely capture the gas-liquid interface, allowing for reliable predictions of condensation and interfacial heat transfer in multiphase flow scenarios. Infrared Thermography (IRT) was employed to capture temperature distributions on the heat exchanger surfaces. Notably, thermal images of the heat exchanger were captured for the first time in literature, allowing temperature distribution analysis across four distinct surfaces during operation. This coupled approach demonstrated strong alignment between simulation and experimental data, with the CFD model predicting condensation performance within maximum 10% of the observed values. The results indicate that, under low input loads, the amount of condensate produced per unit of thermal input was significantly higher compared to full-load conditions. This suggests that latent heat recovery is more effective under partial-load conditions, as lower firing rates bring flue gas temperatures closer to the dew point. The outcomes provide valuable insights for improving boiler performance under real-world modulating conditions and underscore the importance of part-load operation for enhancing both energy efficiency and emission reduction.
Benzer Tezler
- Termofotovoltaik uygulamasının kombi ısıtıcıda CFD ile modellenmesi
The modelling of the thermophotovoltaic application in the combi boiler with CFD
BARIŞ İŞYARLAR
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN MENLİK
- Investigation of oxygen and chlorine effect on lifetime of glass fiber reinforced ppa (Polyphthalamide) composites under pressurized and hot water conditions
Basınçlı ve sıcak su şartlarındaki oksijen ve klor bileşenlerinin cam fiber katkılı ppa (Poliftalamid) kompozitlerinin kullanım ve yaşam süreci üzerindeki etkilerinin araştırılması
NUR KARAŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERAP CESUR
PROF. DR. MESUT YENİGÜL
- Buji ateşlemeli motorlarda çevrim atlatma yönteminin kısmi yüklerde incelenmesi
Skip cycle method investigation at part load conditions of spark ignition engines
BARIŞ DOĞRU
Doktora
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR
- Konvansiyonel tip gaz yakıcı cihazlarda tek kademeli fanların frekans kontrollü fana dönüştürülerek performansının deneysel olarak incelenmesi
In conventional type gas burning devices; experimental investigation of the performance of single stage fans by transforming them into frequency controlled fans
ÇAĞRI BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM VARİYENLİ
- Investigation of plasmids isolated from lactic acid bacteria of domestic dairy products and thier genetic characterization
Yerli süt ürünlerindeki lakik asit bakterilerinden plazmit izolasonu ve genetik karakterizasyonunun incelenmesi
SAMAN SAİD TAHA SAİD AHMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiZootekni Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SAİT EKİNCİ