Kanatlı borulu ısı değiştiricilerinde devrelemenin ısı transferi ve basınç düşümüne etkisinin sayısal olarak incelenmesi ve optimizasyonu
Numerical investigation and optimization of the effect of heat transfer and pressure drop on the circuit in finned tube heat exchangers
Yazar: ATALAY YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde iklimlendirme, otomotiv, havacılık sanayii gibi birçok endüstri dalında sıklıkla kullanılan ısı değiştiricilerin optimizasyonu çok önemlidir. Üretim ve işletme maliyetlerinin optimum seviyeye çekilmesi için optimizasyona gerek duyulmaktadır. Bu çalışmanın amacı da kanatlı borulu ısı değiştiricilerinde ısı transferinin iyileştirilmesine yönelik optimum devreleme tasarımının yapılmasıdır. Boru içinde akışkan olarak suyun kullanıldığı kanatlı borulu ısı değiştiricilerinde performans, su sıcaklığı ile hava sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkının (ΔT) ısı değiştiricinin tümünde homojen dağılması ile doğrudan ilişkilidir. Homojen bir dağılım yoksa yüzeye gelen hava hızları dolayısıyla hava debisi ve sıcaklık dağılımına bağlı olarak devreler arası farklar oluşacaktır. Böyle bir durum ısı değiştiricinin performansını düşürecektir. Bu sebeple homojen sıcaklık dağılımının sağlanmasında ısı değiştiricisinde devre tasarımı çok önemlidir. Literatürde yapılan çalışmalar, kanatlı borulu ısı değiştiricilerinde devre sayısının artıkça toplam ısı transferinin ve basınç düşüşün artacağı için öneminin daha da arttığını göstermiştir. Deneylerin çoğu soğutucu akışkanlar ile yapılmış olup su ile ilgili çalışmalar sınırlı sayıdadır. Bu tez çalışmasında akışkanlar (Su-hava) arasındaki ortalama sıcaklık farkının maksimum olmasını sağlamaya yönelik devrelemenin belirlenmesi için sayısal çalışmalar yapılmış olup bu çalışmalara göre bir devreleme optimizasyonu yapılmıştır.

Abstract:
Optimization of heat exchangers, which are frequently used in many industries such as air conditioning, automotive, aviation industry, is very important today. Optimization is needed to optimize production and operation costs. The purpose of this study is to design an optimal circuit for improving heat transfer in finned tube heat exchangers. Performance in finned tube heat exchangers where water is used as work fluid is directly related to the homogeneous distribution of the temperature difference between the water temperature and the air temperature throughout the heat exchanger. If there is no homogeneous distribution, air velocities on the surface will cause differences between the circuits due to air flow and temperature temperature distribution. Such as this situation will reduce the performance of the heat exchanger. For this reason, the design of the circuit for the heat exchanger is very important to achieve a homogeneous temperature distribution. Literature studies have shown that with the number of rows and the number of circuits increases the importance of the circuitry optimization in finned tube heat exchangers increase as well. Most of the circuitry optimization studies have been done with refrigerants and the studies with water as a work fluid are limited. In this thesis, numerical studies were carried out to determine the circuitry for ensuring the maximum average temperature difference between fluids (water-air) and a circuit optimization was performed according to these studies.