Soğutucu akışkanların yatay boru içinde halka akış şartlarında yoğuşmasının incelenmesi

Abstract

Ozon tabakasında meydana gelen delinme ile de kendini gösteren küresel ısınma dünyanın büyük çevre sorunlarından biridir. Kloroflorokarbon (CFC) içerikli soğutucu akıskanlar bu çevre sorunlarının en büyük nedenlerinden birisi olarak gösterilmistir. Montreal protokolünün imzalanması ile alternatif soğutucu akıskanlar hakkında genis çaplı bir arastırma baslamıstır.Bu doktora tez çalısmasında, alternatif soğutucu akıskanlardan İsobütan'ın yatay boru içindeki yoğusmasında ısı tasınım katsayısı ve basınç düsümü deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Tez çalısması yedi ana bölümden olusmaktadır. Birinci bölümde çalısmaya baslama nedenlerive ulasılmak istenen sonuçlar genel olarak açıklanarak konuya giris yapılmıstır İkinci bölümde soğutucu akıskanlardan beklenen özellikler ve deneysel çalısmanın yapıldığı soğutucu akıskan İsobütan hakkında bilgi verilmistir. Üçüncü bölüm, konu ile ilgili yapılan literatür arastırmasını kapsamaktadır. İki fazlı akıslarda ifade edilmesinde tasınım katsayısının ve basınç düsümü ifadelerinin belirlenebilmesi için akım tipinin doğru olarak belirlenmesi gereklidir. Bu nedenle literatür arastırmasının ilk bölümünde basınç düsümü, tasınım katsayısı ve akım tipinin belirlenmesinde etkin bir parametre olan bosluk oranı ifadesi ve gelistirilen korelasyonlar anlatılıp ardından akım tipleri basınç düsümü, ve son olarak da taşınım katsayısı ile ilgili yapılan arastırmalar değerlendirilmistir. Bu bölümün sonunda R600a akıskanı ile yapılan sınırlı sayıdaki yayınlar ve bu çalısmanın önemi anlatılmıstır. Dördüncü bölümde, deneysel çalısmalar açıklanmıstır. Öncelikle deney tesisatının kısımları tanıtıldıktan sonra devreleri detaylı olarak anlatılmıstır. Daha sonra da deney tesisatının çalışmaya hazırlanma evreleri, hesap yöntemi ve belirsizliklerin tespiti yapılmıstır. Besinci bölümde deneysel sonuçlar değerlendirilmistir. Deneyler, kurulan deney tesisatında,iç çapı 4mm olan pürüzsüz düz boru içinde gerçeklestirilmistir. Yapılan bu çalısma, temelde ısıl analiz ve basınç düsümü analizi olarak iki kısma ayrılabilir. Isıl analiz kısmında soğutucu akışkan buharı test bölgesine çesitli doyma sıcaklıklarında, farklı kütlesel debi ve çesitli kuruluk derecelerinde gönderilerek ısı tasınım katsayıları tesbit edilmis ve Nu sayısının kuruluk derecesi ile değisim grafikleri çizilmistir. Deneysel verilerden hareketle, R600a soğutucu akışkanının pürüzsüz yatay boru içinde yoğusmasında Nu sayısı için Nu=0,04599.Rees0,8525 korelasyonu önerilmistir. Yeni korelasyon, önceki arastırmacılar tarafından tanımlanan genel kabul görmüs korelasyonlar ile karsılastırıldığında yeni korelasyonun literatürle uyumlu olduğu görülmüstür. Basınç düsümü analizinde de farklı doyma sıcaklığı,kütlesel debi ve kuruluk derecesine bağlı değisim incelenmistir. Deneysel veriler ile sürtünmeden dolayı meydana gelen basınç düsüsü hesaplanmıs ve buna bağlı olarak iki fazlı akısa ait sürtünme katsayısı için Rees'e bağlı bir korelasyon gelistirilmistir. Toplam basınç düsümü içindeki hız değisiminden ve sürtünmeden meydana gelen basınç düsümü değerleri ayrı ayrı hesaplanarak toplam basınç düsümü içindeki değisimleri grafik halinde gösterilmistir. Altıncı bölümde iki fazlı halka akıs sartlarında sıvı filmindeki hız ve sıcaklık dağılımlarına eşdeğer tek faz sıvı akısı belirlenerek yoğusmadaki ısı tasınım katsayısını tek faz sıvı için verilen bağıtılardan yararlanarak hesaplanmasını sağlayan bir model gelistirilmistir. Temelde basınç düsüsü ile ısı tasınım katsayısı arasındaki iliskiyi kurmayı amaçlayan bu model sonucunda hesaplanan tasınım katsayısı değerleri ile deneysel değerler birbirleri ile ±%10 aralığında büyük bir uyum göstermistir.