Borularda türbülanslı akışta sinüsoidal ondüleli şerit elemanların ısı transferi ve akış karakteristiklerine etkileri
The effects of sinusoidal corrugated strip element on heat transfer and flow characteristics in turbulent flow pipes
Yazar: MEHMET GÜRDAL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AZİZ HAKAN ALTUN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, boru içerisine cidardan ayrık olarak yerleştirilen sinüsoidal ondüle şerit elemanların ısı transferi ve akış karakteristiğine etkisi Reynolds sayısı 17000-85000 aralığında deneysel olarak incelenmiştir. Tüm deneyler zorlanmış akış ve sabit ısı akısı çalışma koşulları altında gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, boş test borusu için deneyler yapılarak; bulguların literatürdeki mevcut deneysel ve nümerik çalışmalar ile uyum gösterdiği gözlemlenmiş ve daha sonra aynı çalışma şartları altında deneyler sinüsoidal şerit elemanlar ile gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada,  literatürdeki çalışmalardan farklı olarak sinüs eğrisi çizen ondüle şerit elemanlar boru merkezine eksenel olarak konumlandırılarak  türbülatör etkisi oluşturulmak amaçlanmıştır. 3D/16, D/4, D/8 olmak üzere 3 farklı genlik ve 3D/4, D/2, D/4 genişliğe sahip 9 farklı sinüsoidal şerit eleman için değişen Re sayılarına göre 59 farklı deney gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda şerit elemanlar ile ısı transferinde farklı oranlarda iyileşmeler olmasına rağmen önemli ölçüde basınç kayıplarına da neden olduğu görülmüştür. Deneysel sonuçlar incelendiğinde net ısıl iyileşme oranının Reynolds sayısı ile ters orantılı olduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak,  bu çalışma kapsamında incelenen boru içerisine yerleştirilen sinüsoidal şerit elemanların bütün genlik değerlerinde 3D/4 genişlikte net ısıl iyileşmenin büyük değerler aldığı ve en iyi sağlandığı genlik değerininde D/4 olduğu görülmüştür.

Abstract:
The effect of sinusoidal strip elements placed separately from the wall inside the pipe to heat transfer and flow characteristics was investigated experimentally in the range of Reynolds number 17000-85000 in this thesis study. All experiments were carried out under forced convection and constant heat flux operating conditions. First, experiments were conducted for the straight tube; it was observed that the findings were consistent with the experimental and numerical studies in the literature and then experiments were carried out with sinusoidal strip elements under the same operating conditions. In this study, it was aimed to create a turbulence effect by positioning the strip elements to the pipe axis, which is different from the studies in the literature. 59 different experiments were carried out according to varying Re numbers for 9 different sinusoidal strip elements with 3 different amplitudes, i.e. 3D/16, D/4, D/8 and different widths, i.e. 3D/4, D /2, D/4. Experiments showed that despite the gain in heat transfer at different rates due to the strip elements, they also cause considerable pressure losses. When the experimental results were examined, it was observed that the net heat transfer improvement rate is inversely proportional to the Reynolds number. As a result, it is seen that all amplitude values of sinusoidal strip elements placed in the pipe examined in this study have large values of net thermal recovery in the 3D / 4 width and D / 4 in the best amplitude value.