Panjur kanatlı ısı değiştiricilerinin optimizasyonu

Abstract

Isıtma, soğutma, iklimlendirme, termik santraller ve kimya endüstrisi gibi bir çok mühendislik uygulamasında ısı değiştiricileri kullanımı görülmektedir. Günümüzde enerji verimliliğinin öneminin artması, bir çok alanda kullanılan ısı değiştiricilerinin performanslarının artırılmasını amaçlayan çalışmaları beraberinde getirmiştir. Bu çalışmalar ısı transfer katsayısının düşük olduğu hava tarafında yoğunlaşmıştır. Hava tarafındaki ısı transferinin artması akışkanların sıcaklıkları arasındaki fark, toplam ısı transfer yüzey alanı veya ısı transfer katsayısını artırarak mümkün olmaktadır. Bu tez çalışmasında hava tarafına panjurlu kanat yapıları eklenerek, yüzey alanının artırılması ve sınır tabakanın incelmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla 2B ve 3B modeller oluşturularak HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. 2B çalışmada kanat adımı Fp=4 mm, panjur açısı β=10ᵒ, 15ᵒ, 20ᵒ, 30ᵒ ve 40ᵒ değerlerinde serbest akım hızı V=1 m/s, 1.75 m/s ve 2.5 m/s için analizler gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerin sonucunda β=30ᵒ’ye çıkarıldığında her hız değeri için akış ayrılmaları meydana gelmiş fakat hız arttığında akış ayrılmalarının büyüdüğü gözlenmiştir. Akış ayrılmasının olduğu bölgelerde ısıl art izi oluşmuş, ısı transfer katsayısı azalırken basınç düşümü artmıştır. 3B çalışmada kanat adımı Fp=2 mm, 3mm ve 6mm, panjur açısı β=20ᵒ, 30ᵒ ve 40ᵒ ile çalışma hızları V=1 m/s, 1.5 m/s ve 2.5 m/s için analizler gerçekleştirilmiştir. Akışın üç boyutlu etkisi ve ısı değiştiricisinde boruların akışı bozma etkisi de dikkate alınmıştır. Kanat adımı arttıkça akışın kanatlar arasında aldığı yolun azaldığı görülmüştür. xvi Reynolds sayısının artması ile birlikte ise ısı taşınım katsayısı ve basınç düşümü değerleri artmıştır.