Minikanal ısı değiştiricilerde kanat geometrilerinin taşınım katsayısı ve basınç düşüşüne etkisinin incelenmesi

Abstract

Minikanallı ısı değiştiricilerin; ısıtma, soğutma, iklimlendirme, beyaz eşya ve otomotiv sektörlerinde kullanımı son zamanlarda artmıştır. Bu tip ısı değiştiriciler, dairesel tip ısı değiştiricilere göre daha verimli, alan/hacim oranı daha yüksek ve düşük soğutkan şarjına imkân sağlamaktadırlar. Minikanallı ısı değiştiricilerin, soğutma ve nem alma amacıyla buharlaştırıcı olarak kullanılmasında yüzeyde yoğuşan suyun oluşması ve oluşan suyun yüzeyden uzaklaştırılması optimum bir buharlaştırıcı tasarımıyla iyileştirilemez ise, ısıl ve hidrolik performans kayıpları yaşanmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, minikanallı buharlaştırıcılarda panjurlu ve panjursuz kanat halinde nem alma koşulları altında yoğuşma hızı, ısı transferi ve hava tarafı basınç düşüşü deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde aynı boyutlarda farklı kanat yapılarına sahip dört buharlaştırıcı seçilerek; nem alma koşulları ve kuru koşullar altında panjurlu kanat geometrisinin ve kanat aralığının etkisi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Deneyler 1,43 m/s ve 1,72 m/s hava hızında, 35oC ve 40oC buharlaştırıcı hava giriş sıcaklığında, %70, %80 ve %90 buharlaştırıcı hava giriş bağıl neminde, 25oC ve 28oC buharlaştırıcı sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Soğutucu akışkan olarak R134a kullanılmıştır. xiv Deney sonuçları boyutsuz j ve f sürtünme katsayısı terimiyle ifade edilerek karşılaştırılmalı bir şekilde raporlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, ısı transferi ve basınç düşüşü açısından kanat geometrisinin hava tarafı parametrelerine göre daha etkili olduğu görülmüştür. Islak şartlarda panjurlu kanat halinde j katsayısı, panjursuz kanat haline kıyasla daha yüksek, f katsayısına ise daha düşük hesaplanmıştır. Kuru şartlarda ise panjurlu kanat halinde j ve f katsayıları daha yüksek hesaplanmıştır. Deneysel parametrelerin yoğuşma hızına etkileri de deneysel olarak incelenmiş ve en etkili parametrenin hava sıcaklığı ve bağıl nem olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışması sonunda ısı-kütle benzeşimi kullanılarak yoğuşan su miktarı hesaplanmış ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Buna göre yoğuşan su miktarı ±%20 hassasiyetle hesaplanabilmektedir. Deney sonuçlarına göre nem alma koşulları altında yüksek yoğuşma hızı ve ısı transferine ulaşılması için yüksek bağıl nem, yüksek hava sıcaklığı, düşük buharlaşma sıcaklığı seçilmelidir. Bu koşullar altında yüzeyde yoğuşan suyun hava blokajına neden olmadan yüzeyden uzaklaşması için kanat yapısının panjurlu olması gerekmektedir. Kanat aralığı değeri çalışma koşullarına göre optimize edilmelidir.