Investigation of two-phase refrigerant flow in a micro-fin evaporator: flow pattern, heat transfer, and pressure drop
Bir mikro-kanatlı buharlaştırıcıda iki fazlı soğutucu akışkan akışının incelenmesi: Akış deseni, ısı transferi ve basınç düşüşü
- Tez No: 996119
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN AKILLI, DOÇ. DR. GÖKHAN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: İki fazlı akış, Two phase flow
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İki fazlı akış doğası gereği karmaşıktır, mikro-kanatlı borularda ise kanatçıkların varlığı akış rejimlerini değiştirmekte ve bu karmaşıklığı daha da artırmaktadır. Bu çalışmada, R134a soğutucu akışkanının yatay düz ve mikro-kanatlı borular içerisindeki iki fazlı akış kaynaması sırasındaki ısı transferi ve basınç düşüşü akış rejimleri açısından deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel matris; 10±0.5 ℃ doyma sıcaklığında, 98.0-407.9 kg/m2s kütlesel akı, 8.14-23.53 kW/m2 ısı akısı ve 0.111-0.891 kuruluk derecesi aralığını kapsamaktadır. Araştırma bulguları, mikro-kanatlı boruların özellikle düşük kütle akılarında (G≈100 kg/m2s) ısı transferini düz boruya kıyasla 2.7 kata kadar artırdığını göstermiştir. Bu iyileşme, kanatçıkların sağladığı kılcal kuvvetlerin yüzey ıslanmasını artırması ve halkasal akış rejimine geçişi hızlandırmasıyla ilişkilendirilmiştir. Isı transferindeki artışa karşı basınç düşüşü çalışma koşullarına bağlı olarak 1.2 ile 2.1 kat arasında değişmiştir. Performans Değerlendirme Kriteri (PDK), mikro-kanatlı boruların düşük ve orta debilerde (G<200 kg/m2s) verimli olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, deneysel veriler kullanılarak mikro-kanatlı borular için boyutsuz sayılara dayalı yeni ısı transferi ve basınç düşüşü korelasyonları türetilmiştir. Önerilen korelasyonlar, deneysel verileri sırasıyla %9.75 ve %13.21 Ortalama Mutlak Bağıl Sapma (MARD) ile tahmin ederek yüksek bir doğruluk sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
Two-phase flow is inherently complex, and in micro-fin pipes, the presence of fins alters the flow regimes and further increases this complexity. In this study, the heat transfer and pressure drop of the R134a refrigerant during two-phase flow boiling in horizontal smooth and micro-fin pipes were experimentally investigated in terms of flow regimes. The experimental matrix covered a saturation temperature of 10±0.5 ℃, a mass flux of 98.0-407.9 kg/m2s, a heat flux of 8.14-23.53 kW/m2, and a vapor quality range of 0.111-0.891. The findings showed that micro-fin pipes increased heat transfer by up to 2.7 times compared with the smooth pipe, particularly at low mass fluxes (G≈100 kg/m2s). This enhancement was attributed to increased surface wetting due to the capillary forces induced by the fins and to the accelerated transition to the annular flow regime. Despite the increase in heat transfer, the pressure drop varied between 1.2 and 2.1 times depending on the operating conditions. The Performance Evaluation Criterion (PEC) indicated that micro-fin pipes were efficient at low and moderate flow rates (G<200 kg/m2s). In addition, new heat transfer and pressure drop correlations based on dimensionless numbers were derived for micro-fin pipes using the experimental data. The proposed correlations provided high accuracy by predicting the experimental data with Mean Absolute Relative Deviation (MARD) values of 9.75% and 13.21%, respectively.
Benzer Tezler
- Investigation of condensation in microchannels
Mikrokanallarda yoğuşmanın incelenmesi
BURAK ÇOBAN
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Yoğuşturucularda iki fazlı akış mekanizmalarının ve ısı geçişinin farklı eğim açılarında teorik ve deneysel analizi
Theoretical and experimental investigation of two-phase flow mechanism and heat transfer in condensers under different inclination angle
GÖKHAN ARSLAN
Doktora
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. NURDİL ESKİN
- Buzdolabı kompresör yataklarında MoN-Cu nanokompozit kaplamaların mangan fosfatlama yerine kullanılabilme potansiyeli
The usage potantiel of MoN-Cu nanocomposite coatings instead of manganese phosphating on bearing parts of refrigerator compressors
PINAR YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Implementation of metal-based microchannel heat exchangers in a microrefrigeration cycle, and numerical and experimental investigation of surface roughness effects on flow boiling
Metal tabanlı mikrokanallı ısı değiştiricilerin bir mikro soğutma çevrimine uygulanması; yüzey pürüzlüğünün buharlaşmaya etkisinin sayısal ve deneysel incelemesi
RAHIM JAFARI KHOUSHEH MEHR
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
YRD. DOÇ. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER
- Implementation of metal-based microchannel heat exchangers in a microrefrigeration cycle, and numerical and experimental investigation of surface roughness effects on flow boiling
Metal tabanlı mikrokanallı ıs değiştiricilerin bir mikro soğutma çevirimine uygulanması; yüzey pürüzlüğünün buharlaşmaya etkisinin sayısal ve deneysel incelemesi
RAHIM JAFARI
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
DOÇ. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER