Hava destekli flat fan nozulda sprey karakteristiklerinin belirlenmesi
Determination of the spray characteristics for  air assisted flat fan nozzle
Yazar: SAHAR AMJADI
Danışman: PROF. DR. KENAN YAKUT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Atomizasyon; akışkan kütlesinin değişik yöntemlerle damlacıklara dönüştürülmesi işlemidir. Sprey ise atomizasyon sonucu oluşan damlacıklı yapı toplamıdır. Sprey soğutma, yüksek ısı transfer kapasitesi gereken uygulamalarda en etkin yöntemlerden biridir. Sprey, kontrollü bir soğutma sağlar. Sprey soğutma birçok bağımsız parametreye bağlıdır. Bu nedenle öngörü imkanları oldukça sınırlıdır. Bu çalışma tam olarak aydınlatılmamış olan sprey soğutmaya önemli deneysel bilgiler eklemek için yapılmıştır. Akış analizi çalışmalarında hava destekli nozul sprey karakteristikleri CCD kamera ve korelasyonlarla elde edilmiştir. Jet çapı ve sprey açısı görüntü işleme ile bozulma mesafesi ve Sauter Ortalama Çap (SMD) korelasyonlarla elde edilmiştir. Akış analizi sonuçlarına göre hava/sıvı kütlesel debi oranı (ALR) arttıkça SMD, damla çapı artmakta ve jet kalınlığı, ϴ azalmaktadır. Ayrıca Jet hızı arttıkça Jet kalınlığı azalmaktadır. Hava/su basınç oranı arttıkça hava/su hacimsel debileri oranı artmaktadır. Isı geçişi analizlerinde ise silindirik kanatçıklı ısı alıcının kaynama olmayan rejimde ve sabit yüzey sıcaklığında sprey soğutma karakteristikleri incelenmiştir. Nozul-yüzey mesafesi, kanat yüksekliği, kanat genişliği, kanatlar arası yatay ve düşey mesafeler, hava/su debileri oranı ve spreyleme zamanının ısı transferine etkileri incelenmiştir. ALR-Nu değişiminde En yüksek Nu sayısı 0.09 ALR , 36 mm kanat genişliğinde ve 20mm kanat yüksekliğinde bulunmuştur. Optimize edilmiş ısı alıcılarla yapılan deneyler sonucunda Nu sayısı, jet kalınlığı ve sprey açısı için korelasyonlar elde edilmiştir.

Abstract:
Atomization is the process of transforming liquid mass into droplets by various methods. Spray is, on the other side, the total of the droplet structure that occurs due to the atomization. Spray cooling is one of the most efficient method among the applications which require high temperature transfer capacity. Spray enables a controlled cooling. Spray cooling is depend on many independent parameters. Therefore, the opportunity for prediction is pretty limited. This study is performed in order to add significant experimental information to spray cooling which is not yet enough elucidated. Air-assisted nozzle spray characteristics were acquired by CCD camera and correlations in flow analysis. Jet diameter and spray angle via image processing and breake up length and Sauter Mean Diameter (SMD) are acquired by correlations. According to the flow analysis results, as the air/liquid mass volumetric flow rates (ALR) increase, the droplet diameter (SMD) increases and the jet thickness (ϴ)  decreases. Besides, as the Jet velocity increases, Jet thickness decreases. In addition to these air/water pressure rates increase, air/water volumetric flow rates increase. According to the heat transfer analysis, the spray cooling characteristics of the  cylindrical finned heat sink was investigated in a non-boiling regime for constant surface temperature. The experiments were carried out for the nozzle-surface distance, fin height, fin width, the horizontal and vertical distances between the fins, air/water flow rates and spraying times. For the ALR-Nu variations, the highest Nu number has been obtained for the air/liquid ratio of 0.09, width of fin 36 mm and height of fin 20mm. The correlations for the Nu number, jet thickness and spray angle have been acquired for the optimized heat sinks.