Merkezi klima santrallerindeki boş hücreler için tasarlanan kesik piramit tip difüzörlerin akış dağılımına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of fitted pyramid type diffusers designed for empty cells in central air handling units on flow distribution
Yazar: EBRU BİLİCİ
Danışman: PROF. DR. AHMET KAYA
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akışkanlar dinamiği = Fluid dynamics ; Basınç düşmesi = Pressure drop ; Difüzör = Diffuser ; Fanlar = Fans ; Klima sistemleri = Climate systems

Özet:
Merkezi klima santrallerinde kullanılan fan çıkış kesit alanı, fandan sonra gelen ısıtma/soğutma bataryaları, susturucu, filtre, karışım odası veya ısı geri kazanım vb. hücrelerin kesit alanından küçüktür. Fan çıkışında dar bir kesitten çıkan hava boş hücre sonrası yer alan diğer hücrelerin tüm yüzeyleriyle temas etmemektedir. Klima santralinin verimli ve etkin bir şekilde çalışabilmesi için fanın üflediği havanın bir sonraki hücreye en kısa mesafede homojen akış dağılımı ile yayılması gerekmektedir. Bu amaçla, boş hücre içerisinde difüzörler kullanılmaktadır. Difüzörler sayesinde küçük bir kesit alanından çıkan hava daha büyük bir kesit alanına yayılmaktadır.
Bu tez çalışmasında; klima santrallerinde fan kesit alanından çıkan havanın boş hücre içerisinde homojen yayılımını sağlamak için farklı geometri özelliklerine sahip kesik piramit tip difüzörler tasarlanmıştır. Tasarlanan kesik piramit tip difüzör için üç farklı difüzör yüksekliği (difüzör yüksekliği (mm), 300, 400 ve 500) ve beş farklı difüzör sayısı (difüzör sayısı; tekli (boş), ikili, üçlü, dörtlü ve beşli) belirlenmiştir. Ayrıca akış düzensizliklerini iyileştirmek için kesik piramit tip difüzörlerin giriş ve çıkışındaki keskin kenarlara radyus (eğim) verilmiştir. Farklı yüksekliğe ve sayılara sahip kesik piramit tip düz ve radyuslu difüzörler Solidworks 2016 Programında 3 boyutlu (3D) olarak tasarlanmıştır. Klima santralindeki boş hücre içerisine yerleştirilen difüzörlerin ANSYS-Fluent paket programında sayısal analizleri yapılarak havanın boş hücre içerisindeki yayılımı ve basınç düşümü üzerine etkileri belirlenmiştir. Sayısal çalışmalar sonucunda en az basınç kaybı ve en düzgün akış dağılımı 500 mm yüksekliğe sahip tekli kesik piramit tip radyuslu difüzörde elde edilmiştir.

Abstract:
Fan outlet cross-sectional area used in central air handling units, heating/cooling coils coming after the fan, silencer, filter, mixing chamber or heat recovery etc. is smaller than the cross-sectional area of the cells. The air coming out of a narrow section at the fan outlet does not come into contact with all surfaces of the other cells located after the empty cell. In order for the air handling unit to operate efficiently and effectively, the air blown by the fan must spread to the next cell with a homogeneous flow distribution. For this purpose, diffusers have been used in the empty cell. Thanks to the diffusers, the air coming out of a small cross-sectional area is spread over a larger cross-sectional area.
In this thesis study; In air handling units, truncated pyramid type diffusers with different geometry features have been designed to ensure the homogeneous distribution of the air coming out of the fan cross-section area within the empty cell. Three different diffuser heights (diffuser height (mm), 300, 400 and 500) and five different diffuser numbers (diffuser number; single (empty), double, triple, quadruple and quintuple) have been determined for the designed truncated pyramid type diffuser. In addition, radius (slope) has been given to the sharp edges at the inlet and outlet of the truncated pyramid type diffusers to improve flow irregularities. Frustrated pyramid type flat and radius diffusers with different heights and numbers were designed in 3D (3D) in Solidworks 2016 Program. Numerical analyzes of the diffusers placed in the empty cell in the air handling unit have been made in the ANSYS-Fluent package program, and their effects on the diffusion of the air in the empty cell and the pressure loss have been determined. As a result of numerical studies, the least pressure loss and the most uniform flow distribution were obtained in a single truncated pyramid type radius diffuser with a height of 500 mm.