Özet:
Günümüzde enerji kaynaklarının kısıtlı ve kolay tükenir olması ile enerji verimliliği
konusu önemli hale gelmiştir. Bu durum ısı değiştiricisi cihazlarının tasarımında da
enerji verimliliğini ön plana çıkarmaktadır. Isı değiştiricilerinin ısıl performansını
arttırmak için çeşitli ısı geçişi iyileştirme yöntemleri kullanılmaktadır. Bu tez
çalışması kapsamında iki ayrı pasif ısı geçişi iyileştirme yöntemi olan koruge yüzey
yapısının ve helisel geometrinin birlikte kullanıldığı dairesel kesitli borulardaki tek
fazlı akışta ısı geçişi karakteristikleri nümerik olarak incelenmiştir. 5,75 mm çaplı
390 mm uzunluğundaki dairesel kesitli bir borunun çap ve uzunluğu sabit olacak
şekilde pürüzsüz yüzeyli düz, koruge yüzeyli düz, pürüzsüz yüzeyli helisel ve
koruge yüzeyli helisel borular tasarlanmıştır. Koruge hatvesi, koruge derinliği ve
helis çapının ısı geçişi ve basınç düşümüne etkisi araştırılmıştır. Koruge hatvesinin
6 mm, 12 mm ve 18 mm olduğu, koruge derinliğinin 0,6 mm, 0,8 mm ve 1 mm
olduğu, helis çapının 20 mm, 30 mm, 40 mm ve 60 mm olduğu durumlar için
çalışmalar yapılmıştır. Çalışma akışkanı olarak su kullanılmıştır. Sabit yüzey ısı
akısı sınır şartında 25 ℃ giriş sıcaklığı olan sıvı haldeki suyun tek fazlı laminer, geçiş ve türbülanslı akış rejimleri incelenmiştir. Reynolds sayısının 480 ile 6100 arasında olduğu 20 farklı değer için çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Sabit yüzey ısı
akısı laminer akış şartlarında 5500 kW/m2, geçiş ve türbülanslı akış şartlarında ise
21100 kW/m2 olarak boru iç yüzeyinden akışkana sağlanmıştır. Boru dış yüzeyine
adyabatik sınır şartı tanımlanmıştır. Bütün çalışmalar nümerik olarak ANSYS
Fluent 19.0 paket yazılım programında parametrik olarak analiz edilmiştir. Elde
edilen nümerik sonuçlara göre laminer akış rejiminde koruge yüzeyin ve helisel
geometrinin pürüzsüz düz boruya göre ısıl performansta iyileşme sağladığı
görülmüştür. Türbülanslı akış rejiminde ise kayda değer bir iyileşme
gözlemlenememiştir
