Düşey borularda yoğuşmada ısı taşınım katsayısının araştırılması
Investigation of the convective heat transfer coefficient during condensation in vertical tubes
Yazar: AHMET SELİM DALKILIÇ
Danışman: PROF.DR. DOĞAN ÖZGÜR ; Y.DOÇ.DR. SABİHA YILDIZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
Bu çalısmada düsey durumda, iç yüzeyi pürüzsüz ve iç yüzeyi mikro kanatlı borulariçerisinde, R134a soğutucu akıskanın yukarıdan asağı yönlü akısı durumunda yoğusma ısıtasınım katsayısı deneysel olarak arastırılmıstır.?lk olarak boru içindeki yoğusma Nusselt teoremine göre incelenmis, sonra ara yüzey kaymagerilmesinin etkisi dikkate alınmıstır. Basınç düsümü hakkında bilgi verildikten sonra,kaynaklardaki esitlikler sunularak düsey boru içinde yoğusma için önerilen akıs haritalarınadeğinilmistir.?ç yüzeyi pürüzsüz ve düsey borular için kaynaklarda mevcut olan ısı geçis modellerindenbazıları sunulmustur. Mikro kanatlı borular içinde yoğusmada mevcut olan arastırmalar genelolarak yatayda incelendiği için, bu çalısmada yatay mikro kanatlı borularda yoğusma içinyapılmıs arastırmaların özeti, çalısma parametreleri ve modelleri de sunulmustur. Ayrıca ısıgeçisi ve basınç düsümü hesaplamalarında gerekli olan bosluk oranı modelleri özetlenmistir.Kaynaklarda mevcut olan düsey ve yatay borularda basınç düsümü modellerinden bir kısmıverilmistir. Ayrıca yatay borular için basınç düsümü modellerinden önemli olanlarıözetlenmistir.R134a gazı kullanarak iki fazlı akıs hali için yoğusma ısı tasınım katsayısı arastırılmıstır.Deneyler sıvı ve buhar R134a'nın aynı yönlü asağı doğru akıslı olması halinde yapılmıstır.Deney seti ve test borusu hakkında detaylı bilgiler verilmistir. Deney tesisatında kullanılancihazlar ve ölçü aletlerinin listesi sunulmustur. Ayrıca deneysel ölçümlerin yapılması vedeğerlendirilmesi konusunda bilgiler verilmistir.Deneysel sonuçların değerlendirildiği bölümde deneysel parametre aralığı verilmistir.Sonuçlar Nusselt teoremine göre ve ara yüzey kayma gerilmesinin dikkate alınması durumunagöre pürüzsüz ve mikro kanatlı boru olmak üzere irdelenmistir. Ayrıca film kalınlığının veyerel ısı tasınım katsayısının boru boyunca değisimi pürüzsüz ve mikro kanatlı boru içingösterilmistir.Hata analizi bölümünde deneysel hatalar ve hata analiz yöntemleri anlatılmıs, kütlesel akıya,test borusu buhar giris kalitesine, ısı akısına, ısı tasınım katsayısına, sürtünme faktörüne aitbelirsizlik değerleri ölçü aletlerinin hassasiyet ve kalibrasyon değerlerinden yararlanılarakbulunmustur.Tez de belirtilen sartlarda, iç yüzeyi mikro kanatlı boru kullanılmasının boru içindekiyoğusma ısı tasınım katsayısında iç yüzeyi pürüzsüz boruya göre %60-82 arasında bir artısaneden olduğu, sıvı-buhar ara yüzeyindeki kayma gerilmesinin etkisinin hassas bir çözüm içinNusselt teorisinde ihmal edilemeyeceği anlasılmıstır.Kalibrasyon çalısmalarına ait bilgiler tezde ek olarak verilmistir.Anahtar kelimeler: ?ki fazlı düsey akıs, mikro kanatlı boru, pürüzsüz boru, yoğusma.

Abstract:
Condensation heat transfer coefficient is investigated experimentally for smooth and microfintubes during downflow of R134a in this study.Firstly, condensation inside of the tube was investigated according to Nusselt analysis, thenthe effect of interfacial shear stress was paid attension. Some information and correlationswere given about pressure drop in the literature. Suggested flow regime charts forcondensation in vertical tubes was mentioned.Some heat transfer models on smooth vertical tubes in the literature was presented.Researches on condensation inside of the horizontal smooth tubes were examined generally.For that reason summary of researches on condensation inside horizontal microfin tubes waspresented as parameters and models. Also void fraction models needed for calculation of heattransfer and pressure drop were summarized as well.Some of pressure drop models in the vertical and horizontal tubes that are in the literaturewere presented. Besides, some of pressure drop models in the horizontal tubes weresummarized.Condensation heat transfer coefficient was researched by using R134a refrigerant for twophase flow. Experiments were done while gas and liquid phases of R134a were flowingdownward together. Detailed information about experimental setup and tested tubes wasgiven. List of the equipments was presented. Moreover, information on measurements andevaluation of experiments was given.Parameter range was given in the analyse part of experimental results. Results were studiedfor the smooth and microfin tube according to Nusselt theory and interfacial shear stress.Apart from this, alteration of film thickness and local convection heat transfer coefficientalong the test tube was showed for the smooth and microfin tubes.Methods of experimental uncertainty analysis were explained in the last part. Uncertaintyvalues of mass velocity, vapor quality of inlet test tube, heat flux, convection heat transfercoefficient, friction factor were presented from accuracy of measurement devices andcalibration values.Incase of using microfin tube instead of smooth tube condensation heat transfer coefficientwas increased between %60-82 and interfacial shear stress between liquid-vapor phasesshould not be negleted for the accurate solution in Nusselt theorem under the circumstances ofthe thesis.Information about calibration studies were given as appendix in the thesis.Keywords: Two phase flow, microfin tube, smooth tube, condensation