Çeşitli İç Elemanlar Yerleştirilmiş Bir Boruda Isi Geçişinin İncelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Sibel Güneş
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Veysel ÖZCEYHAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, boru içerisine yerleştirilen helisel sarılmış tellerin ısı transferi ve akış karakteristiklerine etkisi Reynolds sayısının 3514-27188 aralığında deneysel olarak araştırılmıştır. Öncelikle, boş boru deneyleri yapılarak; elde edilen sonuçların literatürdeki çalışma sonuçlarıyla uyumu incelenmiştir. Yapılan boş boru deney sonuçlarının literatürde mevcut çalışmalarla uyumlu olduğu görülmüş ve sonrasında helisel tel yerleştirilmiş boruda deneyler gerçekleştirilmiştir.Deneysel çalışmada, literatürdeki mevcut çalışmalardan farklı olarak eşkenar üçgen kesitli helisel tel boru içerisine cidardan ayrık olarak yerleştirilmiştir. Deneyler, cidardan iki farklı ayrıklık durumu (s=1mm ve s=2 mm), üç farklı hatve oranı (P/D=1, P/D=2 ve P/D=3) ve tel kesitindeki eşkenar üçgenin üç farklı kenar uzunluğu (a=4 mm, a=5 mm ve a=6 mm) için, 6 farklı helisel tel grubu (H1, H2, H3, H4, H5, H6) ile gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak 18 farklı telin sağladığı ısı transferindeki artış, basınç düşümü ve neticede sağlanan net iyileşme belirlenmiştir.Boru içerisine yerleştirilen helisel teller ile ısı transferinde ciddi artışlar sağlanmıştır. Özellikle, H3 grubuna ait (a=6mm, s=1mm, P/D=1) durumunda Nusselt sayısı boş boruya göre 3 kat artmıştır. Ancak, yerleştirilen teller ısı transferini arttırmanın yanında basınç düşümünde de kaydadeğer artışlara sebep olmuştur. En fazla basınç düşümü, ısı transferinin en çok arttığı H3 grubunda (a=6mm, s=1mm, P/D=1) görülmüştür.Helisel tellerin boru içerisine yerleştirilmesi ile akışa getirilen ilave dirençten dolayı basınç kaybında, dolayısı ile pompalama gücü gereksiniminde büyük artışlar meydana gelmiştir. Isı transferindeki net iyileşmeyi belirleyebilmek için sabit pompalama gücünde karşılaştırma yapmak gereklidir. Bu sebeple, ısı transferi artışı her bir helisel telde, aynı Reynolds sayısı ve pompalama gücünde ayrı ayrı incelenmiştir.Aynı pompalama gücüne göre yapılan performans değerlendirmesinde, en çok %50'lik net ısı transferi iyileşmesi H3 grubuna ait (a=6mm, s=1mm, P/D=1) durumu için Reynolds sayısının 4220 değerinde elde edilmiştir. İncelenen bir çok durumda, net iyileşme eğrisinin eğilimi Reynolds sayısının artmasıyla düşmekte ve yaklaşık Reynolds sayısı 15000'den sonra da hemen hemen sabit kalmaktadır.Sonuç olarak, dikkate alınan parametrelerden (a, s ve P/D) hatve oranının ısı transferi artışı üzerinde en etkili parametre olduğu görülmüştür.Bu deneysel çalışma sonucunda, endüstride yaygın olarak kullanılan ısı değiştiricilerindeki borular içerisine, ısı değiştiricisinin çalışma şartlarına göre düşük Reynolds sayılarında helisel sarılmış üçgen kesitli teller cidardan ayrık olarak küçük hatve oranlarında yerleştirilerek; ısı transferi iyileştirmesi sağlamanın mümkün olacağı gösterilmiştir.