Silindirik boruda karlanmanın ısı transferine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effect of frost formation on heat transfer in cylindrical pipe
Yazar: ALİ SERGEN ERYENİLMEZ
Danışman: PROF. DR. İRFAN KURTBAŞ
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Donma = Freezing ; Karlanma = Frost ; Silindirik boru = Cylindrical pipe ; Yoğuşma = Condensation

Özet:
Karlanma mühendislik uygulamalarının birçoğunda karşılaşılan ve çoğunlukla ısı transferini 
olumsuz etkileyen bir durumdur. Bu tür uygulamalarda karlanmanın kontrol edilmesi hem 
sistem performansını hem de sistemin çalışma ömrünü büyük oranda etkilemektedir. Bu tez 
çalışmasında, silindir bir boru etrafında meydana gelen karlanma ve donmanın ısı transferine 
etkisi deneysel olarak incelenmiştir. İç çapı 10 mm ve dış çapı 14 mm olan boru alüminyumdan 
imal edilmiştir. Silindirik boru 150 mm genişliğe, 140 mm yüksekliğe ve 2500 mm uzunluğa 
sahip şeffaf pleksi malzemeden imal edilen hava akış kanalına yerleştirilmiştir. Deneyler 
Reynolds sayısının 300, 506, 875, 1124 ve 1426, hava bağıl neminin %30, %45, %55 ve hava
giriş sıcaklığının 15°C, 30°C ve 45°C değerleri için gerçekleştirilmiştir. Deneylerde silindir boru 
hattında antifriz soğutma sıvısı akışkanı kullanılmıştır. Silindir boru girişi 0,126 kg/s debide 
ve -30°C sıcaklık da sabit tutulmuştur. Silindirik boru üzerindeki karlanma kalınlığı arttıkça ısıl 
taşınım katsayısı zamana bağlı olarak azalmıştır. Burada karlanmanın etkisiyle yüzeyde oluşan 
tabakaya bağlı olarak ısıl direnç artmış, sistemden çekilen ısı miktarı azalmıştır. Deneysel 
verilerden ısı transferi ve karlanma kalınlığı üzerinde en etkin parametrenin Reynolds sayısı 
olduğu tespit edilmiştir. Reynolds sayısını hava giriş sıcaklığı ve bağıl nem izlemektedir.

Abstract:
Frosting is a condition encountered in many engineering applications and often negatively 
affects heat transfer. Controlling frost in such applications greatly affects both the system 
performance and the operating life of the system. In this thesis, the effects of frost and freezing 
around a cylindrical pipe on heat transfer were experimentally investigated. The tube with an 
inner diameter of 10 mm and an outer diameter of 14 mm is made of aluminum. The cylindrical 
pipe is placed in the air flow channel made of transparent plexiglass material with a width of 
150 mm, a height of 140 mm and a length of 2500 mm. Experiments were carried out for 300, 
506, 875, 1124 and 1426 Reynolds numbers, 30%, 45%, 55% of air relative humidity and 15°C, 
30°C and 45°C values of air inlet temperature. In the experiments, antifreeze coolant fluid was 
used in the cylinder pipeline. The cylinder pipe inlet was kept constant at a flow rate of 0.126 
kg/s and a temperature of -30°C. As the frost thickness on the cylindrical pipe increased, the 
thermal convection coefficient decreased with time. Here, depending on the layer formed on 
the surface with the effect of snow, the thermal resistance increased, and the heat transfer 
decreased. From the experimental data, it was determined that the most effective parameter 
on heat transfer and snow thickness was the Reynolds number. The Reynolds number is 
followed by air inlet temperature and relative humidity.