Dizel Enjektör Yakıt Deliğinin Aşındırıcı Akış ile İşlenmesi (AFM) Sonrası Kalıntı Macundan Temizlenmesine Yönelik Makinenin Geliştirilmesinde Kullanılacak Kompakt Isı Eşanjörü Tasarım Analizi

Year 2022, Issue: 36, 243 - 254, 31.05.2022

Alp Büyükbayraktar , Hasan Melih Kınagu , İbrahim Altın , Alper Özalp , Elif Öğüt , N. Kamil Salihoğlu , Gülçin Deniz , Semih Alan , Ahmet Gökhan Poyraz , Mehmet Atak , Serhat Ekmekçi , Gülcan Uludağ Mutaf

https://doi.org/10.31590/ejosat.1113144

Abstract

AFM prosesi sonrasında enjektör gövdesi, yakıt deliğinde kalıntı halde bulunan AFM macununun delikten uzaklaştırılması, bu macunun toplanması suretiyle yeniden kullanımı, bununla birlikte 250 mikron ile 500 mikron arasındaki kalıntı partikül sayısını azaltmak suretiyle temizlik kriterlerini karşılayacak nitelikte yakıt deliğinin temizlenmesine yönelik bir temizlik prosesi geliştirilmesi üzerine şekillenmiştir. Mevcut durumda, parçanın ilgili temizlik kriterini sağlaması için uzun ve yüksek maliyetli genel yıkama işlemi yürütülmekte olup, buna rağmen temizlik kriteri zorlukla sağlanabilmektedir. Temizlik konusunda karşılaşılması muhtemel problemler çalışmadan elde edilecek bulgular sayesinde, tasarım ve analiz aşamasında öngörülerek önlenmesi hedefiyle kurgulanmıştır. Kompakt ısı eşanjörü etkinliğinin irdelenerek çözücü akışkanın etkinliğinin irdelenmesine yönelik yürütülen deneysel tasarımlarda Taguchi yönteminden faydalanılması uygun görülmüş ve toplamda 8 farklı Kompakt ısı eşanjörünün deneysel tasarım ve analizlerinden çözücü akışkan olan Contox SLF adlı akışkanın optimum boru içerisindeki boru çıkış sıcaklığı minimum enerji tüketimi göz önüne alınarak tayin edilmiştir. Ayrıca Ansys Fluent paket programı üzerinde, enjektör gövdesi yakıt deliğinin iki boyutlu modeli kullanılarak tek fazlı bir akış analizi yürütülmüştür. Elde edilen veriler, delik içi akış karakteristiğinin ve ağ yapısının oluşturulması için girdi teşkil etmiştir. Sürekli rejimde çözücü uygulaması ile hassas temizlik prosesi geliştirme çalışmalarında Taguchi yöntemi ile tasarlanan kompakt ısı eşanjörlerinin etkinlikleri hesaplanarak, çözücü akışkanın boru içerisindeki ısı, basınç ve hız davranışları incelenmiştir. Çözücü akışkanın boru içerisine giriş hızı ve kompakt ısı eşanjörüne verilen yüzey ısı akıları hesaplanıp, çözücü akışkanın boru çıkış sıcaklığı tespit edilmiştir. Tasarlanan Kompakt ısı eşanjörleri çözücü akışkanın kritik sıcaklığına olan etkisi kontrol edilmiş olup tasarımdaki parametrelerin etkisi irdelenmiştir.

Keywords

Kompakt Isı Eşanjörü, AFM Prosesi, Contox SLF, Taguchi Yöntemi, Ansys Fluent

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

5210005

Thanks

Dizel Enjektör Yakıt Deliğinin Aşındırıcı Akış ile İşlenmesi (AFM) Sonrası Kalıntı Macundan Temizlenmesine Yönelik Proses ve Makinenin, Temizlik ve Atık Yönetim Kriterleri Çerçevesinde, Geliştirilmesi” başlıklı 5210005 nolu 1505 projemize vermiş oldukları desteklerinden dolayı TÜBİTAK’ a teşekkür ederiz.

Design Analysis of a Compact Heat Exchanger to be Used in the Development of a Machine for Cleaning the Diesel Injector Fuel Hole from Residue Paste after Abrasive Flow Treatment (AFM)

Abstract

After the AFM process, the injector body has been shaped on the development of a cleaning process for the cleaning of the fuel hole, which will meet the cleaning criteria by removing the AFM paste remaining in the fuel hole from the hole, collecting this paste and reusing it, along with reducing the number of residual particles between 250 microns and 500 microns. . In the current situation, a long and costly general washing process is carried out in order for the part to meet the relevant cleaning criterion, although the cleaning criterion can be met with difficulty. Possible problems in cleaning were designed with the aim of preventing them by foreseeing them in the design and analysis phase, thanks to the findings obtained from the study. In the experimental designs carried out to examine the efficiency of the solvent fluid by examining the efficiency of the compact heat exchanger, it was deemed appropriate to use the Taguchi method and from the experimental designs and analyzes of 8 different compact heat exchangers in total, the pipe outlet temperature of the solvent fluid Contox SLF in the optimum pipe was determined by considering the minimum energy consumption. . In addition, a single-phase flow analysis was carried out using the two-dimensional model of the injector body fuel hole on the Ansys Fluent package program. The obtained data provided input for the formation of the in-hole flow characteristic and the network structure. The efficiency of compact heat exchangers designed with the Taguchi method in the development of sensitive cleaning process with solvent application in continuous regime was calculated and the heat, pressure and velocity behaviors of the solvent fluid in the pipe were investigated. The inlet velocity of the solvent fluid into the pipe and the surface heat fluxes given to the compact heat exchanger were calculated, and the pipe outlet temperature of the solvent fluid was determined. The effect of the designed compact heat exchangers on the critical temperature of the solvent fluid has been checked and the effect of the parameters in the design has been examined.

Keywords

Compact Heat Exchanger, AFM Process, Contox SLF, Taguchi Method, Ansys Fluent

Project Number

5210005

References

• Ch. Ranganayakulu and K.N. Seetharamu, “The Combined Effects Of Longitudinal Heat Conduction, Flow Nonuniformity And Temperature Nonuniformity In Crossflow Plate-Fin Heat Exchangers” Int. Comm. Heat Mass Transfer, Vol. 26, No. 5, pp. 669-678, 1999
• S.K. Singh, M. Mishra, P.K. Jha, “Nonuniformities in compact heat exchangers—scope for better energy utilization: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 40, pp. 583-596, 2014.
• P.G. Kroeger, (1967) “Performance Deterioration in High Effectiveness Heat Exchangers Due to Axial Heat Conduction Effects”, In: Timmerhaus, K.D. (eds) Advances in Cryogenic Engineering. Advances in Cryogenic Engineering, vol 12. Springer, Boston, MA.
• B. Thonon, “A review of hydrocarbon two-phase heat transfer in compact heat exchangers and enhanced geometries” International journal of Refrigeration 31 (4), 633-642, 2008.
• T. Dixit and I. Ghosh, “Review of micro- and mini-channel heat sinks and heat exchangers for single phase fluids”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.41, pp. 1298-1311, 2015.
• L.S. Ismail, R. Velraj, C. Ranganyakulu, “Studies on pumping power in terms of pressure drop and heat transfer characteristics of compact plate-fin heat exchangers—A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 14, 1, pp. 478-485, 2010.