Üçgen kanatçıklı ve açık hücreli titanyum metal köpük üzerinde ısı transfer mekanizmasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of heat transfer mechanism on triangular fin and open cell titanium metal foam
Yazar: AHMET MUHAMMET GÜL
Danışman: PROF. DR. SEDAT YAYLA
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Türkiye'nin gelişen enerji sanayisine bilimsel, teknolojik ve ekonomik katkıda bulunulacağı ön görülen bu çalışmada, ısı transferinin gerçekleştiği kanala üçgen kanatçıklı titanyum metal köpük yerleştirilerek ısı transferinde iyileştirmeler yapılmıştır. Tez çalışması kapsamında metal köpük tabakanın içinde bulunduğu kanalın altından ve üstünden sabit yüzey sıcaklıklarında ısılar verilmiştir. Bu ısılar farklı yüzey sıcaklıklarında sabit tutularak sabit yüzey sıcaklığı sınır koşulundaki ısı transferi sayısal olarak incelenmiştir. Bu kapsamda kanalın altından verilen ısı, sabit oda sıcaklığı değerine yakın bir sıcaklık (35 ⁰C) değerinde, üstünden verilen ısı ise daha yüksek sabit yüzey sıcaklığında (85℃) tutularak kanalın içindeki titanyum metal köpüğünün ısı transferine etkisi belirlenmiştir. Ayrıca kanalın içinde metal köpük olmadığı durumda, içinde kanatçıklar bulunması durumunda ısı transferi incelenmiştir ve metal köpük malzemenin içinde üçgen kanatçıkların olduğu ve olmadığı durumlarda ki ısı transferinin farkı ortaya konulmuştur.
Kanalın içinde metal köpük malzemenin olmadığı, kanalın içinde sadece üçgen kanatçıkların olduğu, metal köpük malzemenin içinde üçgen kanatçıkların olduğu ve olmadığı durumlarda altı farklı akışkan hızında (1 m/s'den 6 m/s'ye kadar) hava gönderilip; yüzey sıcaklığının, çıkıştaki akışkan sıcaklıklarının ve basınç düşüşünün değişimi incelenmiştir. Sonuç olarak titanyum metal köpüğün ve içine yerleştirilen üçgen kanatçıkların ısı transferini istenilen ölçüde iyileştirdiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, which is foreseen to contribute scientifically, technologically and economically to Turkey's developing energy industry, improvements were made in heat transfer by placing triangular finned titanium metal foam in the channel where heat transfer takes place. Within the scope of the thesis, temperatures were given at constant surface temperatures from the bottom and top of the channel in which the metal foam layer is located. By keeping these temperatures constant at different surface temperatures, the heat transfer at the constant surface temperature boundary condition was investigated numerically. In this context, the effect of the titanium metal foam inside the duct on the heat transfer was determined by keeping the heat given from the bottom of the duct at a temperature close to the constant room temperature (35 ⁰C), and the heat given from the top at a higher constant surface temperature (85 ℃). In addition, in the case of no metal foam inside the duct, heat transfer is investigated in the presence of fins, and the difference in heat transfer between the metal foam material with and without triangular fins has been revealed.
Air is sent at six different fluid speeds (from 1 m/s to 6 m/s) in cases where there is no metal foam material in the duct, only triangular fins inside the duct, and triangular fins inside the metal foam material; The variation of surface temperature, outlet fluid temperatures and pressure drop were investigated. As a result, it has been seen that the titanium metal foam and the triangular fins placed in it improve the heat transfer to the desired extent.