Duvarlarından ısıtılan ve soğutulan kapalı hacimlerde doğal taşınımın incelenmesi - Açıkgöz, Özgen (My University, 2013)
Isıl konforu geliştirmek ve enerji tüketimini azaltmak, binalarda gerçekleştirilen mühendisliğin en önemli ilgi alanlarıdır. Enerjinin verimli kullanılmasının giderek önem kazandığı günümüzde, düşük sıcaklıklı enerji kaynakları kullanan ısıtma sistemleri ve kapalı hacimlerde gerçekleşen doğal taşınım problemleri öne çıkmıştır. Bu çalışmada, duvardan ısıtma panelleriyle yaşam mahallerinin ısıtılması ve bu durumda oluşacak doğal taşınım, kurulan deney düzeneğinde incelenmiş, yapılan deneyler sonucunda oda içinde oluşacak ortalama taşınım katsayıları hesaplanmıştır. Isıtıcı ve soğutucu olarak bir sıcak, bir de soğuk su banyosu kullanılmış, sıcak ve soğuk duvardaki panellerden geçen su debileri ölçülmüştür. Duvar yüzeyleri ve oda içi hava sıcaklığı ölçümünde T tipi termokupllar kullanılmıştır. Ayrıca, farklı boyutlarda ve farklı ısıtma koşullarındaki taşınım davranışının da incelenebilmesi amacıyla sayısal çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, Gambit adlı modelleme programında odalar çizilmiştir. Deneysel çalışmadaki gibi, gerçek bir oda simülasyonu yaratmak için odanın düşey bir duvarından ısıtma, karşısındaki duvardan ise soğutma gerçekleştirilmiştir. Odalar çözüm ağlarına bölünmüş ve Fluent 6.3 adlı CFD çözüm programında sonuca ulaştırılmıştır. Farklı sıklıktaki çözüm ağlarından sonuçların bağımsız hâle gelmesi sağlanmıştır. Oda yüksekliğini deneysel çalışmadaki oda yüksekliği ile aynı tutarak, taban alanının farklı boyutlarında Nusselt sayıları ve taşınım katsayıları sıcak ve soğuk duvar sıcaklıkları değiştirilerek hesaplanmıştır. Buna ek olarak, sıcak duvarın tabandan itibaren farklı ısıtma yüksekliklerinde duvarın ısıtılması simüle edilmiş ve bu durumdaki sonuçlar irdelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, gerçek boyutlu odalarda oluşan taşınım davranışını çeşitli ısıtma koşulları ve boyutlarda genelleştirecek korelasyonlar, içinde açıklık oranını da bulunduracak şekilde türetilmiş, bu korelasyon sonuçlarının gerçek değerlerden sapma oranı hesaplanmıştır. Deneysel ve sayısal olarak türetilen taşınım katsayısı korelasyonları ayrıca diğer araştırmacılarca türetilmiş korelasyonlarla mukayese edilmiş ve sonuçların literatürle uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca, sayısal çalışmaların sonucunda oda içinde gerçekleşen sıcaklık ve hız dağılımları da verilmiştir. Sıcaklık dağılımını veren şekillerde, oda içindeki sıcaklık katmanlaşması görülmüş, hız dağılımını veren şekillerde ise sadece duvar kenarlarında hava hareketinin mevcut olduğu tespit edilmiştir. Bu durum, duvardan ısıtma panelleri gibi düşük sıcaklıklı sistemlerle ısıtma gerçekleştirildiğinde oda içindeki taşınım akımlarının azaldığını ve dolayısıyla taşınım katsayısının da konvansiyonel sistemlerle yapılan ısıtmaya göre düştüğünü göstermektedir.
Tez (Doktora) - Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013
Keywords: Doğal taşınım; Kapalı hacimler; Nusselt sayısı; Taşınım katsayısı; Taşınım korelasyonları