Dalgalı kanatlı ısı değiştirilerinin ısıl ve hidrolik performansının hesaplamalı akışkanlar dinamiği yaklaşımı ile incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemiyle, HVAC sistemlerinden termik ve nükleer santrallere, sanayideki buhar prosesinden buzdolaplarına kadar birçok alanda kullanılan ısı değiştiricilerinin bir çeşidi olan dalgalı kanatlı ısı değiştiricilerinin farklı dalga boyları, dalga yükseklikleri ve çalışma şartlarında ısıl ve hidrolik performansları parametrik olarak incelenmiştir. Akım çizgisi, hız vektörleri ve sıcaklık eş düzey eğrileri gibi akış görselleştirme sonuçları kullanılarak akış fiziğinin ısı transferi ve basınç düşüşü karakteristikleri üzerine etkisi tartışılmış, ısıl ve hidrolik performans sonuçları Colburn j faktörü, Fanning sürtünme faktörü f ve j/f1/3 oranı şeklinde nicel olarak verilmiştir. Sabit dalga boylarında dalga yüksekliği artırıldıkça türbülans üretiminin artması ve akış yolunun uzamasından dolayı ısı transfer katsayıları artış gösterirken basınç düşüşleri de artmıştır. Dalga boyunun düşürülmesi ile akış kanat cidarlarını takip edememiş ters basınç gradyanının etkisi ile akış ayrılmaları gerçekleşmiştir. Analiz sonuçlarında ısı transfer karakteristiği Colburn j faktörü, dalga yüksekliğinin h=1,25 mm olduğu modellerde yüksek, h=0,6 mm olan modellerde daha düşük çıkmıştır. Isıl-hidrolik performans j/f1/3 sonuçları genel olarak dalga yüksekliğinin h=1,25 mm olduğu modellerde daha düşük çıkmıştır. Dalga yüksekliği h=0,6 mm’ye düşürüldüğünde ise j/f1/3 değerleri genel olarak daha yüksek çıkmıştır. Kanat hatvesinin artırılmasıyla tüm modeller için j, f ve j/f1/3 karakteristiklerinde düşüş gözlemlenmiştir. Isıl-hidrolik performans j/f1/3 sonuçları genel olarak dalga yüksekliğinin h=1,25 mm olduğu modellerde daha düşük çıkmıştır. Dalga yüksekliği h=0,6 mm’ye düşürüldüğünde ise j/f1/3 değerleri genel olarak daha yüksek çıkmıştır.