Değişik gazlar için çift camlı pencere boyutlarının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of double pane window dimensions for various gases
Yazar: EVRİM ÖZRAHAT
Danışman: PROF. DR. SEBAHATTİN ÜNALAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Doğal taşınım = Natural convection

Özet:
Bu çalışmada, çift camlıpencerenin iki camıarasındaki gaz tabaka kalınlığının ve camyüksekliğinin ısıtransferi üzerindeki etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Farklıkalınlılardaki (6, 9, 12, 15, 18, 24 ve 30 mm) ve yüksekliklerdeki (0.5, 1.0 ve 1.5 m )gaz katmanıiçin hesaplamalar atmosferik basınçta (101325 Pa) ve vakum basınçtaki(50663 Pa) kuru hava ve argon için gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalarda, çift camlıpencerenin dışyüzeyinde 6 W/m2K taşınım katsayısıve 258 K (-15 oC) ortam sıcaklığıile zorlanmıştaşınım ve iç tarafta ise 293 K (20 oC) ortam sıcaklığında doğal taşınımkabul edilmiştir. Gaz tabaka içinde ısıtransferi mekanizmasıolarak sadece doğaltaşınım ve iletim düşünülmüşradyasyon etkisi ihmal edilmiştir. Gazın özellik değerlerisıcaklığın fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Asıl hesaplamalardan önce sabit sıcaklıklı(343 K) düşey yüzeylerde, sayısal doğal taşınım hesaplamalarıiçin en uygun türbülansve duvar fonksiyonu araştırılmıştır. Sayısal sonuçların ampirik sonuçlarla mukayesesien uygun model olarak RNG (Renormalization group) k-?türbülans modeli veiyileştirilmişduvar fonksiyonunu (enhanced wall treatment) işaret etmiştir. Tüm sayısalhesaplamalar FLUENT (6.1) bilgisayar kodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Hesaplamalara göre, gaz tabaka kalınlığına bağlıolarak tüm çift camlıpencereüzerinden dışarıya kaçan ısıakısıazalmıştır. Belirli bir kalınlıktan sonra ise ısıakısıhemen hemen sabit kalmıştır. Kritik kalınlık değerleri 1 atm basınçtaki hava için 12mm, 0.5 atm basınçtaki hava için 18 mm ve argon için 12 mm'dir. Artan cam yüksekliğiise ısıakısınıazaltmıştır. Düşük kalınlık değerlerinde hava düşük bir akışkabiliyetisergilerken, kalınlığın artmasıyla akışhızıda artmıştır. Artan cam yüksekliği ile bu hızdeğerleri çok az artmıştır. Kapalıdikdörtgen şeklinde gaz boşluğunda orta bölgelerdelaminer, boşluğun en alt ve üst noktalarında küçük vorteksli akışlar meydana gelmiştir.Anahtar Kelimeler: Hesaplamalıakışkanlar dinamiği; Çift camlıpencere; Bileşik ısıtransferi; Doğal taşınım, Fluent

Abstract:
In this study, the effects of the gas layer thickness between the two panes of the doublepanewindow and the height of the panes on the heat transfer is numericallyinvestigated. Calculations with different values of the gas layer thickness (6, 9, 12, 15,18, 24, 27 and 30 mm) and the height of the window H (0.5, 1.0 and 1.5 m) are realizedfor dry air at atmospheric pressure (101325 Pa), dry air at vacuum pressure (50663 Pa)and argon. In the calculations, on the outer surface facing outside forced convectionwith 6 W/mK at 258 K, on the outer surface facing inside natural convection at 293 K isapplied. Through the gas layer heat transfer mechanism is considered only naturalconvection and conduction by neglecting radiation heat transfer. The properties of thegas calculated as functions of temperature. Before the main calculations the mostreasonable turbulence and wall function model for numerical natural convectioncalculations for the vertical faces with 343 K constant temperature is searched. By thecomparison of numerical results with experimental results, it is indicated that the mostacceptable model and wall function is RNG (Renormalization Group) k-e turbulencemodel and enhanced wall treatment. All the calculations are presented by Fluent (6.1)computer code. For the calculations, due to the thickness of the gas layer the heat lossthrough the double pane window is decreased. Critical air layer thickness is 12 mm fordry air at 1 Atm pressure, 18mm for dry air at 0.5 Atm pressure and 12 mm for argon.Increasing window height reduced heat loss. For the lower values of gas layer thicknessair shows low flow ability. By increasing the height, velocity range not differs so much.In the rectangular shaped enclosure, at the centre of the cavity laminar flow, at thebottom and top of the cavity flowwith small vorteks occurs.Keywords: Computational Fluid dynamics, Double pane window, Conjugate heattransfer, Natural convection, Fluent