Merkez ekseni boyunca girdap üreteçleri yerleştirilen boru akışında ısı transferi ve basınç kaybının incelenmesi
Investigation of heat transfer and pressure drop in pipes having longitudinal vortex generators inside
Yazar: M. SERAP KAHRAMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HABİP ASAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1999
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Basınç kaybı = Pressure loss ; Entropi = Entropy ; Isı geçişi = Heat transfer

Özet:
Bu çalışmada merkez ekseni boyunca girdap üreteçleri yerleştirilmiş boru akışında ısı transferi ve basınç kaybı deneysel olarak incelenmiştir. Yerleştirilen girdap üreteçlerinin akışı karıştırarak ısı transferini pasif olarak iyileştirmesi amaçlanmıştır Hidrodinamik olarak tam gelişmiş, ısıl olarak gelişmekte olan akış için, sabit yüzey sıcaklığı sınır şartı altında deneyler yapılmıştır. Deneyler Reynolds sayısının 200 ile 40000 değerleri arasında yapılmış, farklı girdap üreteci açılan ve konumlarında tekrarlanmıştır. Deneylerin sonucunda ölçülen değerlerden Nusselt sayısı, sürtünme faktörü değerleri hesaplanmış ve Reynolds sayısına bağlı olarak sunulmuştur. Bu çalışmada merkez ekseni boyunca girdap üreteci yerleştirilmiş boruların performanslarını belirlemek için entropi analizi yapılmıştır. Ayrıca deneyler esnasında oluşabilecek hataların belirlenmesi için aynı düzenek ve benzer deneyler için yapılmış olan belirsizlik analizi sonuçları yapılan çalışmaya uygulanmıştır. Deneysel sonuçlar, bütün girdap üreteci açıları ve konumlan için ısı transferinde iyileşmelerin olduğunu, ancak bu iyileşmelerin yanı sıra basınç kayıplarında da önemli miktarlarda artmaların olduğunu göstermektedir. Laminer akış deneylerinde ısı transferi iyileşmesi bakımından en iyi sonuç 30 lik girdap üretecinin ters yerleştirildiği durumda ortaya çıkmıştır. Bu durumda ısı transferi %400 artarken basınç kaybı da %600 artmaktadır. Türbülanslı akış deneylerinde ısı transferi iyileşmesi bakımından en iyi sonuç 30 lik girdap üretecinin ters yerleştirildiği durumda ortaya çıkmıştır. Bu durumda ısı transferi %160 artarken basınç kaybı da %400 artmaktadır. Anahtar Kelimeler : Isı Transferi İyileştirilmesi,Girdap Üreteci, Basınç Kaybı Entropi Analizi IV

Abstract:
Investigation of Heat Transfer and Pressure Drop in Pipes Having Longitudinal Vortex Generators Inside In this study, heat transfer and pressure drop characteristics of laminar and turbulent flow through pipes having longitudinal vortex generators are investigated experimentally. The flow was hidrodinamically fully developed and thermally developing. The experiments were performed for Re numbers ranging 200 - 40000 and 100°C±1 constant surface boundary condition was sustained. The experimental parameters used were Re number, vortex generators angle, and vortex generators position. From experimentally measured data, average Number and friction factor / were computed. Furthermore, entropy and uncertainty analysis were performed. The experimental results show that for all vortex generator angles and positions, the heat transfer was enhanced but at the same time the friction factor was increased. For laminar flow, the best heat transfer result was obtained for vortex generator angle at 30° where the vortex generator was positioned against incoming flow. For this case heat transfer increased almost 400% comparing with the straight pipe results, whereas the pressure drop increase was 600% comparing with straight pipe results. For turbulent flow, the best heat transfer result was obtained for vortex generator angle at 45° where the vortex generator was position against incoming flow. For this case heat transfer increased almost 160% comparing with the straight pipe results, whereas the pressure drop increase was 400% comparing with straight pipe results. Keywords: Heat Transfer Enhancement, Vortex Generators, Pressure Loss, Entropy Analysis.