Farklı malzemelerden üretilen türbülatörlerin ısı kazancına etkisinin deneysel analizi
Experimental analysis of the effect of turbulators produced of different materials on heat gain
Yazar: MEHMET DEMİRAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM YILMAZ
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum levhalar = Aluminum sheets ; Bakır = Copper ; Basınç kaybı = Pressure loss ; Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Isı enerjisi = Heat energy ; Isıtma enerjisi = Heating energy ; Makine mühendisliği = Mechanical engineering ; Mekanik enerji = Mechanical energy ; Türbülatör = Turbulator ; Çelik = Steel

Özet:
Enerji, değişen ve gelişen dünyamızda insanlık için büyük önem arz etmektedir. Var olan enerji kaynaklarımızın hızlı tükenmesi ve fosil yakıtların çevreye verdiği zararlar insanları yeni enerji kaynakları bulmaya ya da elindeki kaynakları daha verimli kullanmaya sevk etmiştir. Buna bağlı olarak günümüzde kullanılmakta olan sistemlerde enerjiyi daha verimli kullanmak adına ısı transferi uygulamalarından yararlanılmaktadır. Eşanjörler veya ısı değiştiriciler bir akışkandan başka bir akışkana ısı transferi için kullanılan cihazlardır. Genel olarak; ısıtma, soğutma, kimya endüstrisi ve enerji santrallerinde kullanılmaktadır. Isı değiştiricileri, ısı değiştirici türlerine göre direkt temaslı ve direkt temaslı olmayan tip olarak iki kısımda incelenir. Akışkanların direkt temasta bulunduğu ısı değiştiricileri; bu tür ısı değiştiricilerinde farklı sıcaklıklardaki akışkanların ya da bir akışkan ile katı tür maddelerin birbirleriyle direkt karıştırılır veya temasta bulundurulurlar. Endüstriyel işlemler neticesinde ortaya çıkmış ısının atılması amacıyla uygulamalarda sıklıkla kullanılmakta olan soğutma kuleleri bu tür ısı değiştiricilerine iyi bir örnek teşkil eder. Akışkanların direkt temasta bulunmadığı ısı değiştiricileri; bu tür ısı değiştiricilerinde öncelikle sıcak olan akışkandan iki akışkanı birbirinden ayıran yüzeye ya da bir kütleye geçirilir. Sonrasında bu ısı, bu yüzeylerden veya kütlelerden soğuk olan akışkana iletilir.
Bu tez çalışmasında düz bir bakır boru içerisinde ısı transferini arttırmak amacıyla, boru içerisinde boydan boya uzanan mil üzerine 0.5mm kalınlıklara sahip, bakır, alüminyum ve çelik sac tabakalarından yapılmış pervaneler vasıtası ile ısı transferini arttırmak hedeflenmiştir. Sistemde akışkan olarak buhar ve hava kullanılmıştır. Su, sistemin alt kısmında bir depoda ısıtılıp üst kısımdaki türbülatöre borular vasıtası ile buhar olarak gönderilmiştir. Hava akışının hızlı bir şekilde ısı değiştiricilere verilebilmesi için fan kullanılarak zorlanmış taşınım yapılmıştır. Türbülatörsüz olarak alınan deneylere oranla, başta 3cm aralıkta %111, başta 6cm aralıkta %112, başta 9cm aralıkta %128,8, başta 12cm aralıkta %121,6, başta 15cm aralıkta %132, ortada 3cm aralıkta %121,6, ortada 6 cm aralıkta %124,8, ortada 9cm aralıkta %119,2, ortada 12cm aralıkta %116,8, ortada 15cm aralıkta %121,6, sonda 3cm aralıkta %88, sonda 6cm aralıkta %76, sonda 9cm aralıkta %107,2, sonda 12cm aralıkta %111,2, sonda 15cm aralıkta %121,6, artışlar olduğu tespit edilmiştir. Deney sonuçlarına göre, Bakır, Alüminyum ve Çelik saclardan imal edilmiş türbülatörlerin ısıl verimleri, basınç kayıpları ve sürtünme faktörleri hesaplanarak grafikler çizilmiştir.

Abstract:
Energy, is of great importance for humanity in our changing and developing world. The rapid depletion of our existing energy resources and the damage of fossil fuels to the environment have prompted people to find new energy sources or to use the resources they have more efficiently. Accordingly, in the systems used today, heat transfer applications are used in order to use energy more efficiently. Exchangers or heat exchangers are devices used to transfer heat form one fluid to another fluid. Generally; used in heating, cooling, chemical industry and power plants. Heat exchangers are examined in two parts as direct contact and non-direct contact types according to heat exchanger types. Heat exchangers where fluids are in direct contact; in this type of heat exchangers, fluids at different temperatures or a fluid and solid type materials are directly mixed or kept in contact with each other. Cooling towers, which are frequently used in applications to remove the heat generated as a result of industrial processes, are a good example of such heat exchangers. Heat exchangers where the fluids are not in direct contact, in this type of heat exchangers, firstly, the hot fluid is passed to the surface or a mass that separates the two fluids. This heat is then transferred from these surfaces or masses to the cold fluid.
In this thesis, it is aimed to increase the heat transfer by means of propellers made of copper, aluminum and steel sheet layers on the shaft extending from one end to the other in the pipe in order to increase the turbulence in a straight copper pipe. Water was used as fluid in the system. The water was heated in a tank at the bottom of the system and sent to the turbulator at the top by means of pipes as steam. Forced convection was made using a fan so that the air flow could be given to the heat exchangers quickly. In travels experiments without a turbulator, 111 % at 3cm intervals at the beginning, 112% at 6cm intervals at the beginning, 128.8% at 9cm intervals at the beginning, 121.6% at 12cm intervals at the beginning, 132% at 15cm intervals at the beginning, 121% at 3cm distances, 6, 124.8% at 6cm spacing in the middle, 119.2% at 9cm spacing in the middle, 116.8% at 12 cm spacing in the center, 121.6% at 15cm spacing in the middle, 88% at 3cm at the end, 6cm at the end 76, 107.2% at 9cm spacing at the probe, 111.2% at the 12cm spacing at the probe, and 121.6% at the 15cm spacing at the probe. According to the test results, Thermal efficiency, pressure losses and Friction factors of turbulators made of Copper, Aluminum and Steel Sheet layers were calculated and charted