Dairesel bir kanalda ısı transferinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of heat transfer in a circular duct
Yazar: ÖZLEM HATİCE DAĞDELEN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ORHAN AKARSU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, iklimlendirme cihazına silindirik bir kanal bağlanarak havadakinem miktarının ısı transferine etkisi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneyselincelemede ısı geçiş katsayısı sıvı kristal metod ile tespit edilmiştir. Sayısal çalışmadada Fluent 6.122 programı ve bu programda k-Îµ modelin species transport bölümüseçilmiştir. Kanalın boyu 1.5 m., çapı ise 0.144 m.'dir. Silindirik kanal pleksiglassmalzemeden yapılmış olup, iç yüzeyine sürülen sıvı kristal malzeme ile sıcaklıkdağılımı görsel olarak incelenmiştir.Deneyler iklimlendirme cihazı ile yapılmış olup giriş sıcaklığı 60Â±5ºC ve Reynoldssayısı 5000-15000 arasında ve bağıl nem miktarı deneysel çalışmada %13-40 sayısalçalışmada %0-70 arasındadır. Deneyler bir kamera aracılığıyla kaydedilmiş daha sonra30 sn aralıklarla sıvı kristalin renk değişimi gözlenmiştir. Reynolds sayısı arttıkçaortalama Nusselt sayısı artmaktadır. Reynolds sayısı sabit tutulup nem arttırıldığındaNusselt sayısında da artış gözlenmiştir. Deneylerde ortaya çıkan bu fark CFD'de de aynışartlar altında modellenmiş ve boyutsuz uzaklık x/r ve yerel Nu sayısına bağlıgrafiklerle Reynolds sayılarına göre farklar belirtilmiştir. Sonuç olarak nem miktarınınartırılması ısı transfer miktarını artırmaktadır.Sayısal analiz için eksenine köşeli engel konularak farklı hız ve nemli havada yapılançalışmada da Re=7500-25000 arasında hız ve sıcaklık dağılımları incelenmiştir. Nemhavanın kütlesini arttırdığı için hız azalır, sıcaklık ise duvar ve eksen arasında oluşan ısıfarkıyla ısı transferini artırır. Engelli kanaldaki nemli havanın ısı transferine etkisi,engelli kanalda nemsiz havaya göre maksimum %10 oranında fazladır.Anahtar Kelimeler: Bağıl nem, Nusselt Sayısı, Reynolds Sayısı, ısı transferi, engel

Abstract:
In this study, by mounting a cylindrical duct to the air conditioning unit the effect of therelative humudity amount in the air to the heat transfer is investigated experimentallyand numerically. In the experimental analysis, heat transfer coefficient is determined byliquid crystal method. In numerical analysis, Fluent 6.1.2.2 program is used and thisprogram is selected k-Îµ, species transport model. The length of the duct is 1.5 m anddiameter is 0.144 m. The cylindrical duct is made of flexyglass material by applying LCmaterial to the inner surface of the duct, temperature distribution is visually investigated.This experiment is made with air conditioning unit and inlet temperature is 60Â±5ºC , Renumber is 5000-15000 and realtive humidity unit is %13-40 in experimental, %0-70 innumerical. Experiments are recorded by a camera and then the change of the LC in a 30seconds interval is considered. As the Re number increaes the average Nu number isincreasing.While keeping Re number constant and increasing humudity an increasing Nu numberis also investigated. The difference found in the experiments is also modelled undersame conditions with CFD and the differences with the respect to Re number with nondimensional ditance x/r and local heat Nu number graphics is determined. As a result,when the humudity amount increases heat transfer increases.In study in which a corned obstacle is assembled to the center of the duct fort henumerical analysis is investigated for different velocity and humidity distributionsbetween Re=7500-25000. Velocity is decreased according to the increase in the mass ofthe air because of humidity but temperature increases the heat transfer because of thedifference between wall and axis. The effect of the humidity air in the obstacle duct tothe heat transfer is maximum 10% greater than the air without humidity.Keywords: Relative humidity, Nu number, Re number,heat transfer, obstacle