İçerisine Delikli Şerit Eleman Yerleştirilen Borudaki Isı Transferi ve Akış Karakteristiklerinin YSA ile Tahmini

Yıl 2019, Cilt: 1 Sayı: 2, 246 - 259, 15.12.2019

Aslı Durmuşoğlu , Sibel Güneş , Ersin Karakaya

Öz

Bu çalışmada, delikli bükülmüş şerit elemanın sürtünme
faktörünü ve Nusselt sayısını doğru şekilde tahmin etmeye eğilimli bir Yapay
Sinir Ağı (YSA) modeli sunulmuştur. Deneysel testler, üniform ısı akısı
koşullarında Reynolds sayısının 4860 ile 24,130 aralığında, 3 farklı hatve
oranı (y/D=2, 2.5, 3), 2 farklı genişlik oranı (W/D= 0.9285,
0.9642) ve 3 farklı delik çapı oranı (d/D= 0.0714,0.107,0.143 )
kullanılarak gerçekleştirilmiştir. YSA modeli, deneysel veri setleri içeren bir
veri bankası kullanılarak geliştirilip doğrulanmıştır. YSA için en kapsamlı
öğrenme algoritması olan geri yayılım algoritması, ağın eğitimi ve test edilmesi
için kullanılmıştır. YSA sonuçlarının deneysel veriler ile uyumlu olduğu
görülmüştür. Çoklu belirleme katsayısının değeri R², Nusselt sayısı
için 0,9992 ve sürtünme faktörü için 0,9995 olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Isı transferi iyileştirme, Akışkan özellikleri, YSA

ANN: Prediction of Heat Transfer and Fluid Characteristics of A Tube With Loose-Fit Perforated Twisted Tapes

Öz

In this paper, we present an Artificial Neural Networks (ANNs) model
which is prone to accurately predict the friction factor and Nusselt number of
a tube with loose-fit perforated twisted tapes. Experimantal tests were
realized using the tapes with three different rates of pitch length of twisted
tape to inner diameter of tube (y/D=2, 2. 5, 3), two different twisted tape
width rates (W/D= 0. 9285, 0. 9642) and three different rates of hole to inner
diameter (d/D= 0. 0714, 0.107, 0.143) in a range of Reynolds number 4860 to
24,130 under uniform heat flux conditions. The ANN model was improved and
validated using a databank containing experimental datasets. The back
propagation algorithm, which is the best training algorithm, is recognized to
be the most extensive learning method for ANN. This algorithm is used for
training and testing of the network. The ANNs results were found to good
compliance with the experimental data. Value of the coefficient of multiple determination
were obtained. The R² values are 0,9992 for Nusselt number and
0,9995 for friction factor.

Anahtar Kelimeler

Heat transfer enhancement, Fluid characteristics, ANN

Kaynakça

• Chang, S. W., Jan, Y. J., Liou, J. S.,(2007). Turbulent Heat Transfer and Pressure Drop in a Tube Fitted with Serrated Twisted Tape, International Jounal of Thermal Sciences, 46, 506-518,
• Eiamsa-ard S., Promvonge P., (2010). Performance Assessment in a Heat Exchanger Tube with Alternate Clockwise and Counter-clockwise Twisted Tape Inserts, International Journal of Heat and Mass Transfer, 53, 1364-1372.
• Eiamsa-ard S., Thianpong C. and Promvonge P.,(2006). Experimental İnvestigation of Heat Transfer and Flow Friction in a Circular Tube Fitted with Regularly Spaced Twisted Tape Elements, International Communications in Heat and Mass Transfer, 33, 1225-1233.
• Gül, H., Evin, D., (2007). Heat Transfer Enhancement in a Circular Tubes Using Helical Swirl Generator Insert at the Entrance, International Jounal of Thermal Sciences, 46, 1297-1303.
• Hojjat, M., (2020). Nanofluids as coolant in a shell and tube heat exchanger: ANN modeling and multi-objective optimization, Applied Mathematics and Computation, 365.
• Promvonge P.,(2008). Thermal Augmentation in Circular tube with Twisted Tape and Wire Coil Turbulators, Energy Conversion and Management, 49, 2949-2955.
• Sivashanmugam, P., Nagarajan, P. K., (2007). Studies on Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of Laminar Flow Through a Circular Tube Fitted with Right And Left Helical Screw-Tape Inserts, Experimental Thermal and Fluid Science, 32, 192- 197.
• Türk C., Gülenoğlu Ç., Özkaya E., Genç Y., Aradağ S., Kakaç S., Özcan A., (2013). Deneysel Çalışmalar, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ve Yapay Sinir Ağları ile Plakalı Isı Değiştirgeci Tasarımı, Tesisat Mühendisliği, 134, 23-30.
• Verma, T. N., Nashine, P., Singh., D. V., Singh, S., Panwar, D., (2017). ANN: Prediction of an experimental heat transfer analysis of concentric tube heat exchanger with corrugated inner tubes, Applied Thermal Engineering, 120, 219-227.
• Wongcharee K., Eiamsa-ard S., (2011). Heat Transfer Enhancement by Twisted Tapes with Alternate Axes and Triangular, Rectangular and Trapezoidal Wings, Chemical Engineering and Processing, 50, 211-219.