Dalgalı kanatlı ısı değiştirilerinin ısıl ve hidrolik performansının hesaplamalı akışkanlar dinamiği yaklaşımı ile incelenmesi
Investigation of thermal and hydrolic performance of wavy finned heat exchangers by the approximate computational fluid dynamics approach
Yazar: ABDULLAH TEKİN BARDAKCI
Danışman: PROF. DR. ALİ PINARBAŞI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemiyle, HVAC sistemlerinden termik ve nükleer santrallere, sanayideki buhar prosesinden buzdolaplarına kadar birçok alanda kullanılan ısı değiştiricilerinin bir çeşidi olan  dalgalı kanatlı ısı değiştiricilerinin farklı dalga boyları, dalga yükseklikleri ve çalışma şartlarında ısıl ve hidrolik performansları parametrik olarak incelenmiştir. Akım çizgisi, hız vektörleri ve sıcaklık eş düzey eğrileri gibi akış görselleştirme sonuçları kullanılarak akış fiziğinin ısı transferi ve basınç düşüşü karakteristikleri üzerine etkisi tartışılmış, ısıl ve hidrolik performans sonuçları Colburn j faktörü, Fanning sürtünme faktörü f ve j/f1/3 oranı şeklinde nicel olarak verilmiştir. 
Sabit dalga boylarında dalga yüksekliği artırıldıkça türbülans üretiminin artması ve akış yolunun uzamasından dolayı ısı transfer katsayıları artış gösterirken basınç düşüşleri de artmıştır. Dalga boyunun düşürülmesi ile akış kanat cidarlarını takip edememiş ters basınç gradyanının etkisi ile akış ayrılmaları gerçekleşmiştir. 
Analiz sonuçlarında ısı transfer karakteristiği Colburn j faktörü, dalga yüksekliğinin h=1,25 mm olduğu modellerde yüksek, h=0,6 mm olan modellerde daha düşük çıkmıştır. Isıl-hidrolik performans j/f1/3 sonuçları genel olarak dalga yüksekliğinin h=1,25 mm olduğu modellerde daha düşük çıkmıştır. Dalga yüksekliği h=0,6 mm'ye düşürüldüğünde ise j/f1/3 değerleri genel olarak daha yüksek çıkmıştır. Kanat hatvesinin artırılmasıyla tüm modeller için j, f ve j/f1/3 karakteristiklerinde düşüş gözlemlenmiştir.
Isıl-hidrolik performans j/f1/3 sonuçları genel olarak dalga yüksekliğinin h=1,25 mm olduğu modellerde daha düşük çıkmıştır. Dalga yüksekliği h=0,6 mm'ye düşürüldüğünde ise j/f1/3 değerleri genel olarak daha yüksek çıkmıştır.

Abstract:
In this study, the thermal and hydraulic performances of the wavy fin heat exchangers with different wave lengths, wave heights and operating conditions were investigated parametrically via Computational Fluid Dynamics method. The effect of the flow physics on heat transfer and pressure drop characteristics was discussed using flow visualization results such as streamlines, velocity vectors and temperature contours, thermal and hydraulic performance results were reported quantitatively as Colburn j factor, Fanning friction factor f and  j/f1/3 ratio. 
As the wave height increases at constant wave lengths, the pressure drops and the heat transfer coefficients increase due to  turbulence production and the extension of the flow length. By decreasing the wave length, the fluid flow could not follow fin walls and flow separations occurred by the effect of an adverse pressure gradient. 
According to the results obtained from the analyzes, the heat transfer characteristis Colburn j factor generally has higher values where in the models where the wave height h is equal to 1,25 mm Colburn j factor and Fanning friction factor f values decreased when the wave height was decreased to h=0,6 mm.
Thermal-hydraulic performance of  j/f1/3 results are generally lower for models with wave height h = 1,25 mm. The j/f1/3 values are generally higher when the wave height is reduced to h = 0,6 mm.