Buharlaştırmalı soğutucularda serpantin ile hava giriş açıklığı arasındaki bölgede ısı ve kütle transferinin deneysel incelenmesi
Experimental analysis of heat and mass transfer between serpentine and air inlet level in evaporative coolers
Yazar: ARİF  EMRE ÖZGÜR
Danışman: PROF.DR. MEHMET KUNDUZ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
iiÖZETBu çalışmada, cebri hava akışlı buharlaştırmalı soğutucuların serpantin boruları ilebuharlaştırmalı soğutucuya hava giriş açıklığı arasında kalan bölgedeki ısı transferive kütle transferi olayları incelenmiştir. Bu bölgedeki su akışının sadece damlalarşeklinde oluştuğu ve film akışının olmadığı kabul edilmiştir. Bu damlaların başlangıçhızlarının sıfır olduğu kabul edilebilir. Su, serpantin borularından akarak gelmektedirve Yerçekimi etkisi ile hız kazanarak su havuzuna ulaşmaktadır. Bu su damlaları,hava hızı damla çapına göre kritik bir değeri aşarsa hava tarafından parçalanarakbirkaç küçük çaplı damla haline dönüşürler.Hava akışı buharlaştırmalı soğutucuya alt bölgeden girer ve buharlaştırmalısoğutucunun üst kısmından dışarıya atılır. Bu çalışmada kullanılan deneysel sistemkarşıt akışlı olarak oluşturulmuştur.Bu çalışmada, incelenen bölgede gerçekleşen ısı transferi ve kütle transferimatematiksel olarak modellenmiştir. Su-hava arayüzey sıcaklığı Taylor Serisiyardımıyla elde edilmiştir. Ayrıca Lewis sayısı 1'e eşit olarak alınmamıştır. Suyunbuharlaşması sebebiyle gerçekleşen su debisindeki değişim hesaba katılmış olupmatematiksel model içinde buharlaşma gizli ısısı yerine aynı şartlardaki buharentalpisi kullanılmıştır. Bunlarla beraber konu ile ilgili çok sayıda değişken dedikkate alınmıştır.Bu çalışmanın amacı, incelenen bölgedeki volümetrik ısı transferi ve volümetrikkütle transferi katsayılarının elde edilmesidir. Bu amaç için deneysel bir sistemkurulmuştur. Deneyler farklı su debisi, değişik hava hızı ve değişik çalışma bölgesiyüksekliklerinde yapılmıştır. Deneysel sonuçlar bir bilgisayar programında analizedilmiştir. Bu program hazırlanan matematiksel modeli kullanmaktadır. Bu modelprogram tarafından Runge-Kutta metodu ve iterasyon yöntemleri ile çözülmüştür.Bilgisayar programından alınan sonuçlar grafik halinde ve ampirik ifadeler ileverilmiştir. Elde edilen transfer katsayıları çalışma bölgesi yüksekliği, hava hızı ve suiiidebisi değerlerine göre değişimleri elde edilmiştir. Ayrıca buharlaştırmalı soğutucuiçindeki hava sıcaklığı değişimi, su sıcaklığı değişimi, hava özgül nemi değişimi,Lewis sayısı değişimi ve suyun buharlaşma miktarı grafik halinde sunulmuştur.Deneyler esnasında oluşan duyulur ısı transferi ve gizli ısı transferi değerlerisunulmuştur. Deneysel çalışmaların yapıldığı bölgede transfer olan ısı miktarınıntüm sistem içinde transfer olan ısı miktarı içindeki değeri yüzde olarak sunulmuştur.Anahtar Kelimeler : Buharlaştırmalı soğutucu, ısı ve kütle transferi, Damla düşmehacmi.

Abstract:
ivABSTRACTIn this study, the heat and mass transfer are studied the volume which is between theheat exchanger pipes and air inlet of an mechanical draft evaporative cooler. Weconsider the heat and mass transfer processes in the working volume of a mechanicaldraft evaporative cooler, where only a water droplet flow takes place and there are nojet or film flows. The start velocity of these droplets may be assume zero. Thesedroplets gain velocity when these are falling down to bottom of the evaporativecooler. The droplets are broken up by air flow, when the daimeter of these areincreased or the air velocity are increased. At this time, the droplet transform a fewdroplet which are decreased diameter.The air flow inlet air window from bottom and exit to top of the evaporative cooler.The experimental system is countercurrent and induced evaporative cooler in thisstudy.In this work, the heat and mass transfer phenomena is mathematically modelled. Theinterface temperature (air-water) is evaluated by Taylor Series in this model.Furthermore, Lewis number does not assume unity. The variation of water mass flowrate by evaporation is used in the model. The vaporization latent heat term is notused. This term is used as vapour enthalpy at the interface temperature. The moreparameter is used in the model.The purpose of this study is to evaluate the volumetric heat and mass transfercoefficients in the working volume. For this purpose, an experimental system issetup. The experiments are done at various water and air mass flow rate and variousheight of the volume. The experimental measurement values are written in acomputer program. This program use the mathematical model. This model is solutedby Runge-Kutta method and iteration method in the program.The results of computer program are presented by graphically. The dependence oftransfer coefficients in the working volume on the height of droplet fall arevpresented. However, the dependence of air temperature, water temperature, airhumidity, Lewis number and water evaporation rate on the height of droplet fall areobtained. The latent heat and the sensible heat transfer rates are studied. The heattransfer rate at the working volume in total heat transfer rate of evaporative cooler iscalculated.Key Words : Evaporative condenser, heat and mass transfer, Falling DropletVolume.