Boru içi akışlarda türbülatörlerin ısı transferine olan etkisinin araştırılması
The analysis of turbulator effects to changes of heat transfer in interior pipe flows
Yazar: UFUK SEKMEN
Danışman: DOÇ.DR. NAFİZ KAHRAMAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ivBORU Ç AKIŞLARDA TÜRBÜLATÖRLER N ISI TRANSFER NEOLAN ETK S N N ARAŞTIRILMASIUfuk SEKMENErciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri EnstitüsüYüksek Lisans Tezi, Ağustos 2006Tez Danışmanı: Doç. Dr. Nafiz KAHRAMANÖZETYapılan bu çalışma ile, boru içerisine yerleştirilen türbülans yayıcı olarak paslanmazçelikten imal edilmiş üç farklı kanatçık açıklığında (b) ve üç farklı kanatçık açısına (Î¸)sahip toplam dokuz farklı türbülatör kullanılarak ısı geçişindeki artış üç boyutlu olarakincelenmiş, sayısal hesaplamalar FLUENT bilgisayar kodu yardımıylagerçekleştirilmiştir.Çalışmada ilk olarak boş boru için hesaplamalar yapılmış, literatürde yaygın olarakkullanılan eşitliklerden elde edilen sonuçlarla 200.000 kcal/h kapasiteli deneykazanından alınan ölçüm değerleri ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca deney kazanında aynıçalışma 10 cm kanatçık açıklığı ve 45Â° kanatçık açısında olan türbülatör için deyapılmış ve FLUENT hesaplamaları ile karşılaştırılarak sonuçların uyumlu olduğugörülmüştür.Yapılan hesaplamalar sonucunda eşit hız değerlerinde ısı geçiş miktarındaki en yüksekartış b=5 cm kanatçık açıklığında, Î¸=60Â° kanatçık açısında elde edilmiştir. Kanatçıkaçılarının azaltılması ile ısı transferinin azaldığı gözlemlenmiştir.Kullanılan türbülatörlerin kanatçık açıklıklarının (b) ve kanatçık açılarının (Î¸) ısı geçişiartışına etkisi olduğu yapılan çalışmalarla görülmüştür. Yapılan hesaplamalar ve eldeedilen sonuçlara göre, enerji geri kazanımlı sistemlerde yaygın olarak kullanılan ısıdeğiştiricisi borularının içerisine yerleştirilecek türbülatörlerin kanatçık açıklıkları vekanatçık açılarının basınç kaybı ve ısı transferi açısından uygun geometride tasarlanmasıile sıcak gazlardan ısı taşıyıcı akışkana yapılan ısı transferinden bir artış olacağı veenerji tasarrufu sağlanabileceği görülmüştür.Anahtar kelimeler: Türbülatör, Kanatçık, CFD, Isı transferi, Basınç

Abstract:
vTHE ANALYSIS OF EFFECTS TO CHANGES OF HEAT TRANSFERIN INTERIOR PIPE FLOWSUfuk SEKMENErciyes University, Graduate School of Natural and Applied SciencesM. Sc. Thesis, August 2006Thesis Supervisor: Assist. Prof. Dr. Nafiz KAHRAMANABSTRACTIn this study, three dimensional heat transfer enhancement was investigated numericallyby using turbulance generator produced of stainless steel and three different wingletdistances (b) and with three different winglet angles (Î¸). FLUENT computer code isused for numerical calculations.Firstly, calculations were conducted for smooth pipe and the results were comparedwith the widely used equations available in literature and the experiment results takenby 200.000 kcal/h capacity boiler. In addition the observation done on boiler for 10 cmwinglet dimension and 45Â° winglet angle turbulator, then this observation resultscompared with FLUENT calculations too. After that the results showed a goodagreement and so, the numerical method was validated.For obtaining net heat transfer increase, the comparison should be made for the constantvelocity value. At the results, for equal velocity value the highest heat transfer increasewas obtained by inserted turbulator with b=5 cm and Î¸=60Â°. To decreasing wingletangles showed that the heat transfer value is down.In this study it was shown that by using turbulator inside the pipe has increased Nusseltnumber and both winglet distance (b) and winglet angle (Î¸) of the turbulator has effecton heat transfer. As the result for calculations, heat transfer enhancement is supplied indifferent winglet distances and angles inserted pipe when compared to the smooth pipe.So, these kind of insert can be used in heat exchanger to increase heat transfer andenergy saving.Keywords: Turbulator, Winglet, CFD, Heat Transfer, Pressure