Alttan ısıtılan/ısıtılmayan kabın içindeki suyun buharlaşmasını etkileyen parametrelerin incelenmesi
Analysis of the parameters affecting the evaporation process of the water in a heated or non-heated rectangular pan
Yazar: TOLGA APAYDIN
Danışman: PROF. DR. HASAN HEPERKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yüzey sıcaklığı düşük olan her türlü yerde nemli havadaki su buharının etkisi ile yüzeyde yoğuşma olayı görülebilmektedir. Özellikle kapalı mekanlarda soğutma yapan hava şartlandırıcılar ve soğutucu yiyecek depolama hacimlerinde kullanılan soğutma sistemlerinde, soğutucu kaynak yüzeylerinde karlanma, yoğuşma gibi problemler ile karşılaşılmaktadır. Kapalı mekanlara yerleştirilen bu tip ev aletlerinde eriyen ve yoğuşan su, uygun bir yere yerleştirilen küçük kesitli bir kapta toplanmaktadır. Kapta toplanan su, ortam şartlarının etkisi ile zamanla buharlaşmaktadır. Bağıl nem oranı yüksek olan tropikal iklimlerde kapta biriken su, sıvının buharlaşma süreci uzadığından dolayı belirli bir zaman aralığından sonra taşabilmektedir. Bu yüzden ağır ortam şartlarında kap içindeki suyun buharlaşma etkinliğini artırarak taşmayı önlemek için kap düzeneğine fan, ısıtıcı gibi komponentler eklenebilmektedir.Bu çalışmada alttan ısıtılan ya da ısıtılmayan dikdörtgen kesitli bir kaptaki suyun buharlaşmasını etkileyen parametreler (ortam sıcaklığı ve bağıl nemi, su sıcaklığı, hava hızı, fan konumu, kap üstündeki boşluk mesafesi) deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir.Doğal ve zorlanmış hava taşınım durumları için hazırlanan düzenekler kullanılarak su haznesi içinden buharlaşan su miktarları tespit edilmiştir. Bu değerler, nümerik analiz sonucu elde edilen değerler ile karşılaştırılmıştır. Deneysel ve nümerik değerler, küçük hata oranları ile birbirlerini doğrulamıştır.Su haznesi içerisindeki suyun buharlaşmasına etkisi olan bu değişkenler Buckingham ? teoremi kullanılarak boyutsuzlaştırılmıştır. Elde edilen boyutsuz değişkenler ile birim zaman ve alanda su haznesinden buharlaşan su miktarı değeri arasındaki ilişkinin genelleştirilebilmesi amacıyla, doğrusal en küçük kareler regresyon algoritması kullanılarak bir model oluşturulmuştur. Oluşturulan modelden, kabın bulunduğu ortam koşulları dikkate alınarak su haznesi içinden birim zamanda ne kadar su buharlaşacağını tahmin edilebilmektedir.Deney sonuçları, en etkili buharlaşmanın su sıcaklığının ve su haznesi üzerindeki hava hızının arttığı durumlarda gerçekleştiğini göstermiştir.

Abstract:
Condensation on the surface, due to water vapor inside the humid air, can be seen in every condition where surface temperatures are low. Especially on the surfaces of the cooling sources that are used as a part of the cooling systems in air conditioners and in frozen food storages, problems like condensation and frost formation are commonly seen problems. When these types of home appliances are used in closed areas, defrosted and condensate water is collected in small pans located in suitable places. The water collected inside the pan evaporates because of ambient conditions. In areas with tropical climate where relative humidity is high, the evaporation process of the water takes longer therefore water inside the pan might overflow after some time. In order to avoid the overflow and increase the evaporation rates, in places with heavy ambient conditions additional components like fan, water heater can be added to the pan.In this study, the parameters (ambient temperature, relative humidity, water temperature, air velocity, fan positioning, the gap over the water surface) which effect the evaporation process of the water in a heated or non-heated rectangular pan have been investigated experimentally and numerically,.An experimental setup, which is prepared for both natural and forced convections, is used in order to determine the amount of the evaporated water. The experimental data is compared with the results obtained from the numerical analysis. As a result of this comparison it is seen that experimental values have verified each other with low error.The parameters that effect the evaporation of the water inside the water pan are analysed with non-dimensional parameters by using Buckingham ? theory. In order to generalize the relation between the obtained non-dimensional parameters and the amount of evaporated water in unit time and area, a model is developed by using regression algorithm. From this model, by taking the ambient conditions into account, we can predict the amount of water that will evaporate from the water pan.Experimental results have indicated that the most effective evaporation occurs when water temperature and air velocity over the water pan increases.