Üçgen Biçimli Kanatçık Yüzeylerde Isı Geçişinin Nümerik Olarak İncelenmesi

Yıl 2022, Cilt: 3 Sayı: 1, 37 - 49, 29.06.2022

Yeliz Alnak

Öz

Bu çalışmada, levha tipi ısı değiştiricilerinde plaka yüzeylerine yerleştirilen kanatçıkların ısı transferi üzerine etkilerinin birleşik ısı transferi yaklaşımıyla incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla ANSYS paket programı kullanılarak ısı transferinin sayısal çözümü zamandan bağımsız olarak elde edilmiş, sıcaklığın ve hızın değişimi gösterilmiştir. Üç boyutlu dikdörtgen kesitli düz kanalların, geniş duvarı kanatçıklı yüzeyler tarafından geliştirilecek ve Reynolds sayısının 200 ‘den 1000 ’e değiştirildiği düz kanal için laminer akış oranında ve kanatçıklı kanallarda standart k-ε türbülans modeliyle farklı kurulumlar için (kanatçık için: şekil, boyut, aralık ve model için) araştırılmıştır. Üç boyutlu incelemelerde 20-40 mm kanatçık aralığında 2 ve 4 mm üçgen kanatçık yüksekliğinde sonuçlar elde edilmiştir. Öncelikle boş kanal için hız ve sıcaklık dağılımı zamandan bağımsız olarak elde edilecek ve literatür ile karşılaştırılmıştır. Daha sonra aynı sınır koşullarında farklı kanatçık acılarının ve boyutlarının, hız ve sıcaklık dağılımı üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışmanın devamında çeşitli kanatçık modellerinde farklı geometrilerin, sıcaklık dağılımına olan etkileri incelenmiştir. Akışkan hızının ısı transferine etkisini görebilmek için Nusselt sayısının değişimi incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Isı geçişi, kanatçık, sonlu hacimler metodu, Ansys Fluent.

Kaynakça

• Shah, R.K. (1981). Classification of Heat Exchangers in Heat Exchangers, Thermo- Hydraulic Fundamentals and Design, S. Kakaç, A.E Berges and F. Mayinger (Eds.), Wiley, New York.
• Nesrin KAYATAŞ, Mustafa İLBAŞ (2005). İç İçe Borulu Model Isı Değiştiricisinde Isı Transferinin İyileştirilmesinin Sayısal Olarak İncelenmesi Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 21 (1-2), 128-139.
• Derya KAYA, (2004). Kanatçıklı Yüzeylerde Isı Aktarımının Sayısal Olarak İncelenmesi Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
• Oğuz Turgut, Nevzat Onur, Kamil Arslan, Feyza Günbay (2009). Yamuk Kesitli Kanal İçerisinde Laminer Akışta Hidrodinamik ve Isıl Olarak Gelişmekte Olan Isı Transferi Probleminin Sayısal Olarak İncelenmesi, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 29, 2, 59-66.
• Nafiz Kahraman, Ufuk Sekmen, Bilge Ceper, S. Orhan Akansu (2008). Boru İçi Akışlarda Turbulatorlerin Isı Transferine Olan Etkisinin Sayısal İncelenmesi, Erciyes Üniversitesi Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 28, 2, 51-59.
• Muhittin Kirazlı (2006). Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
• Tayfun Menlik (2006). TEKNOLOJİ, Cilt 9, Sayı 3, 197-205.
• Rasim Behçet ve Cumali İlkılıç (2006). Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilim Dergisi 18 (4), 559-564.
• Hüseyin Benli, Hasan Gül ve Aydın Durmuş (2006). Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilim Dergisi 18 (4), 569-575.
• Mustafa Atmaca (2006). Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi (4) 1-14.
• Hikmet Doğan Mustafa Aktaş Tayfun Menlik (2004). TEKNOLOJİ, Cilt 7, Sayı 3, 407-414.
• Nihal Uğurlubilek (2009). Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi Cilt: 22, Sayı: 3, 129.
• Doğan, M., Sivrioğlu, M., Başkaya, Ş., (2003). ‘Akıma Paralel Kanatçıklar Yerleştirilmiş Yatay Kanallarda Laminer Karışık Konveksiyon Şartlarında Isı Transferinin Sayısal Olarak İncelenmesi. 14. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Isparta, Türkiye, 3 - 05 Eylül 2003, ss.45-54
• Kurtbaş, İ.,Gulcimen, F., Durmuş, A., (2004). “Değişik Tip Kanatçıklar Kullanarak Sabit Isı Akısına Sahip Bir Isı Değiştiricisinin Etkenliğini Artırma”, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 24 117-125.
• Önder Kızılkan (2007). Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 11-3,246-25.
• Lee, K., Kim, W., Si, J., (2001) Optimal Shape and Arrangement of Staggered Pins in the Channel of a Plate Heat Exchanger, Int. Journal of Heat and Mass Transfer, 44, 1373– 1378.
• ANSYS Inc. (2003). ANSYS FLUENT User’s Guide, Fluent, ANSYS Press, Netherland.
• Buyruk, E., Karabulut, K., Karabulut, Ö. O. (2013). Three-dimensional numerical investigation of heat transfer for plate fin heat exchangers, Heat and Mass Transfer, 49, 817-826.
• Buyruk, E., Karabulut, K. (2017). Plakalı kanatçıklı ısı değiştiricilerde kanat açısının ısı transferine olan etkisinin üç boyutlu sayısal olarak incelenmesi, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32, 49-62.
• Buyruk, E., Karabulut, K. (2018). Enhancement of heat transfer for plate fin heat exchangers considering the effects of fin arrangements, Heat Transfer Engineering, 39, 1392-1404.