Kanatçıklı yüzeylerde ısı aktarımının üç boyutlu sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of heat transfer on finned surfaces with three dimensional
Yazar: ÖMER ONUR KARABULUT
Danışman: PROF. DR. ERTAN BUYRUK
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, plaka tipi ısı değiştiricilerinde levha yüzeylerine yerleştirilen kanatçıkların ısı transferine etkilerinin birleşik ısı transferi yaklaşımıyla incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla FLUENT paket programı yardımıyla ısı transferinin sayısal çözümü zamandan bağımsız olarak elde edilerek sıcaklığın ve hızın değişimi görselleştirilmiştir. İki ve üç boyutlu dikdörtgen kesitli düz kanalların, geniş duvarı kanatçıklı yüzeyler tarafından geliştirilmiştir. Reynolds sayısının 300 `den 800 'e değiştirildiği düz kanal için laminer akış oranında ve kanatçıklı kanallarda standart k-? türbülans modeliyle çeşitli kurulumlar için (kanatçık için: şekil, boyut, aralık ve model için) araştırılmıştır. İki boyutlu incelemelerde 15, 30 ve 45 mm, üç boyutlu incelemelerde 20 mm kanatçık aralığında, 2 ve 4 mm kanatçık yüksekliğinde sonuçlar elde edilmiştir. Üst kanal ve alt kanaldaki akışkanların sıcaklıkları sırasıyla 300 K, 600 K `dir. Öncelikle boş kanal için hız ve sıcaklık dağılımı zamandan bağımsız olarak elde edilmiştir. Daha sonra aynı sınır koşullarında farklı kanatçık açılarının ve boyutlarının, hız ve sıcaklık dağılımı üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışmanın devamında çeşitli kanatçık modellerinde farklı geometrilerin, sıcaklık dağılımına olan etkileri incelenmiş ve farklı kanatçık aralık ve yüksekliğiyle kıyaslanmıştır. Akışkan hızının ısı transferine etkisini görebilmek için Nusselt sayısının değişimi incelenmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to investigate effect of heat transfer for finned surface placed on plate at plate type heat exchanger by using conjugated heat transfer approach. For this aim Fluent package program was used to solve the heat transfer numerically and temperature and velocity distribution independing on time were illustrated. The heat transfer is enhanced by finned surfaces applied to the long side of wall (x-direction) of the two and three Dimensional duct. Various configurations such as fin; shape, size, spacing duct were investigated for Reynolds number which was varied from 300 to 800 on the condition of laminar flow rate for Smooth duct and with standard k-? turbulance model in duct that has fin. Results were obtained for two Dimensional investigations with 15, 30, 45 mm and 20 mm spacing duct for Three Dimensional both and 2 and 4 mm fin heigth. Top and bottom duct fluid temperatures were assumed as 300 K and 600 K respectively. Firstly, problem is solved numerically for flow in flat channel to obtain correct results. And then, at the same boundary conditions effects of different fin angles and dimensions on velocity and temperature distributions were researched. Then, effects of various geometries at the different fin models on the temperature distribution were investigated and compared with diffrent fin spacing and heigth. Variation of Nusselt number is investigated to see the effect of flow velocity on heat transfer.