Özet:
Dünyanın enerji ihtiyacı her geçen gün artarken, buna paralel olarak geleneksel
enerji kaynaklarının azalması, enerjiyi daha verimli kullanmanın yollarını aramaya
itmektedir. Bu sebeple gıda, kimya, otomotiv sanayi, enerji santralleri, ısıtma soğutma ve havalandırma uygulamaları gibi çok geniş bir kullanım alanına sahip olan ısı değiştiricilerinin daha verimli olması konusunda uzun zamandır çalışmalar
yapılmaktadır. Bu çalışmada ısı transferini iyileştiren pasif yöntemlerden biri olan
helezon boru, bir hazne içinde kullanılarak; boru çapının ve buna bağlı olarak kavis
oranının, Reynolds sayısının, debinin tek fazlı akışta ısı transferine ve basınç
düşümüne olan etkileri incelenmiş, sonuçlar literatürde var olan çalışmalar ile
karşılaştırılmıştır. Her bir kavis oranı için çalışma sırasında üstüne çıkılmaması
gereken maksimum Reynolds sayıları elde edilerek optimum Reynolds sayısı grafiği
oluşturulmuştur. Her bir boru için ısıl performans ve NTU analizleri yapılarak
helezon borulu ısı değiştiricilerinde tek fazlı akış için en uygun boru ve debi tayini
yapılmıştır. Çalışmada çapları 9-20 mm arasında değişen aynı helezon çapı, uzunluk
ve sarım sayısına sahip 9 farklı helezon boru incelenmiş ve çalışma akışkanı olarak
boru içinde ve dışında su kullanılmıştır. Araştırma boru içindeki Reynolds sayısının
12000-47000 aralığında olduğu türbülanslı akış rejimi koşullarında ve boru üzerine
sabit 10 kW’lık ısı transferinde gerçekleştirilmiştir. Su ile yapılan çalışmalar, diğer
bir pasif ısı transferi iyileştirme yöntemi olan nanoakışkan kullanımı ile
tekrarlanmıştır. Çalışma akışkanı olarak literatürde ısı transferinde en çok artışa
sebep olduğu belirtilen 10 farklı nanoakışkan, %0,1-0,5 aralığındaki 5 farklı
derişimde kullanılmıştır. Elde edilen ısı transferi ve basınç düşümü etkileri
sonuçlarına göre helezon borulu ısı değiştiricileri için en uygun nanoakışkan ve
nanoakışkan derişimi tespit edilmiştir.
