Dalgalı üçgen elemanlar yerleştirilmiş yatay kanalda ısı transferi ve akış karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of heat transfer and pressure drop characteristics in a horizontal channel equipped with wavy triangular elements
Yazar: TAHA YAŞA
Danışman: DOÇ. DR. EYÜPHAN MANAY
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında, içerisine ardışık düzende dalgalı üçgen iç elemanlar yerleştirilmiş yatay bir kanalda türbülanslı zorlanmış ısı transferi ve basınç düşümü karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmadaki bütün durumlarda kararlı hal şartlarında ve sabit ısı akısı sınır koşulunda deneyler gerçekleştirilmiştir. İş akışkanı olarak hava kullanılmış ve sabit termofiziksel özellikler dikkate alınmıştır. Tekli ve ikili yerleşim durumlarında üçgen elemanların kenar uzunluklarının (B=15 mm, 20 mm ve 25 mm), ikili yerleşim durumunda üçgenler arasındaki boşluk oranının (W/B=2, 3 ve 4), üçgen elemanların yüzeylerindeki eğrilik yarıçapının (R=2 mm ve 4 mm) ısı transferi ve basınç düşümü üzerindeki etkileri farklı  Reynolds sayılarında (Re=5.000, 7.500, 10.000, 12.500 ve 15.000) incelenmiştir. Sonuçlar yüzey sıcaklıkları, ortalama ısı taşınım katsayısı, ortalama Nusselt sayısı, sürtünme faktörü ve basınç düşümü açısından sunulmuştur. Tekli ve ikili yerleşim düzenlerinde kenar uzunluğu arttıkça ısı transferinin ve benzer şekilde basınç düşümünün de arttığı görülmüştür. İkili yerleşim düzenlerinde ise elemanlar arasındaki boşluk oranı arttıkça ısı transferi de artmaktadır. Üçgen elemanların yüzeyindeki dalgaların eğrilik yarıçapının artmasının ısı transferinde az miktarda azalmaya yol açtığı görülmüştür. En yüksek ısı transferi tekli yerleşimde B=25 mm, R=2 mm ve Re=15,000 olduğu durumda, ikili yerleşim durumunda ise B=25 mm, W/B=4, R=2 mm ve Re=15.000 olduğu durumda elde edilmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the turbulent forced heat transfer and pressure drop characteristics of a horizontal channel in which wavy triangular interior elements are placed in tandem arrangement are experimentally investigated. In all cases in the study, experiments were carried out under steady-state conditions and constant heat flux boundary conditions. Air was used as the working fluid, and constant thermophysical properties were considered. The effects of the side lengths (B=15 mm, 20 mm and 25 mm) of the triangular elements in single and double placement cases, the gap ratio between the triangles (W/B=2, 3 and 4) in the double arrangement and the radius of curvature on the surfaces of the triangular elements (R=2 mm and 4 mm) on heat transfer and pressure drop were investigated at different Reynolds numbers. The results are presented in terms of surface temperatures, average heat transfer coefficient, average Nusselt number, friction factor and pressure drop. It has been observed that as the edge length increases in single and double arrangement, the heat transfer and similarly the pressure drop increase. In dual arrangements, on the other hand, as the gap ratio between the elements increases, the heat transfer also increases. It has been observed that the increase in the radius of curvature of the waves on the surface of the triangular elements leads to a slight decrease in the heat transfer. The highest heat transfer is achieved in the case of B=25 mm, R=2 mm and Re=15.000 in single placement, B=25 mm, W/B=4, R=2 mm and Re=15.000 in double placement.