Konvektör kalınlık ve yüksekliğinin panel radyatör ısıl performansına etkisinin nümerik ve deneysel olarak araştırılması
Numerical and experimental investigation of the effect of convector thickness and height on panel radiator thermal performance
Yazar: UMUT UÇAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİSİL TİMURALP
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Panel radyatörler, yüksek verimlilik, düşük maliyet, kolay kurulum ve bakım gibi avantajları nedeniyle binalar, ofisler ve diğer yapılar için yaygın olarak tercih edilen ısıtma elemanlarıdır. Ancak, 2020 yılında başlayan küresel pandemi ve ardından gelen ekonomik kriz, yakıt, elektrik ve doğalgaz fiyatlarını önemli ölçüde artırarak, panel üretiminde kullanılan sac metal maliyetlerini ve nakliye ücretlerini zirveye çıkarmıştır. Panel radyatör üreticileri, arz ve talep dengesini korumak için çeşitli önlemler almak zorunda kalmıştır. Bu çalışmada, 7 farklı modelin ısıl performansı ANSYS Fluent 2020 R1 yazılımı kullanılarak incelenmiştir. Tüm radyatörler, 1000 mm uzunluğunda ve 600 mm yüksekliğinde PKKP tipi (Panel-Konvektör-Konvektör-Panel) olup, farklı konvektör şekilleri, kalınlıkları ve uzunluklarına sahiptir. Bu modeller, panel radyatörün ısıl performansına önemli ölçüde katkıda bulunan ve ağırlık açısından panel sacından sonra ikinci sırada yer alan konvektörlerin boyutlarının ve sac kalınlığının azaltılmasıyla elde edilmiştir. Ayrıca, sadece konvektör kalınlığı azaltılarak elde edilen iki PKKP tipi model (Panel-Konvektör-Konvektör-Panel) için deneysel çalışmalar yapılmış ve analiz sonuçlarının tutarlılığı doğrulanmıştır. Bu modeller, 1000 mm uzunluğunda ve 600 mm yüksekliğinde olup; 1-Model a (kesme tasarım konvektör şekli → konvektör kalınlığı 0,32 mm, boyu 560 mm) ve 2-Model N (kesme tasarım konvektör şekli → konvektör kalınlığı 0,28 mm, boyu 560 mm) şeklindedir. Elde edilen analiz ve deneysel test sonuçları, konvektör sacı kalınlığı ve yüksekliğinin azaltılmasının ısıl performansta bir düşüşe yol açtığını ortaya koymuştur. Ayrıca, bu çalışma, konvektör yüzey alanının ne kadar büyükse, panel radyatörün ısıl performansına o kadar olumlu katkıda bulunduğunu göstermiştir.

Abstract:
Panel radiators are commonly preferred heating elements in buildings, offices, and other structures due to their advantages such as high efficiency, low cost, easy installation, and maintenance. However, the global pandemic that began in 2020 and the subsequent economic crisis significantly increased the prices of fuel, electricity, and natural gas, causing the costs of sheet metal used in panel production and transportation fees to peak. Panel radiator manufacturers have had to take various measures to maintain the balance of supply and demand.In this study, the thermal performance of 7 different models was investigated using ANSYS Fluent 2020 R1 software. All radiators are of the PCCP type (Panel-Convector-Convector-Panel), with a length of 1000 mm and a height of 600 mm, but they have different convector shapes, thicknesses, and lengths. These models were obtained by reducing the dimensions of the convectors, which significantly contribute to the thermal performance of the panel radiator and are second only to the panel sheet in terms of weight, and by reducing the thickness of the sheet. Additionally, experimental studies were conducted for two models of the PCCP type (Panel-Convector-Convector-Panel), which were obtained by only reducing the convector thickness. These models, with a length of 1000 mm and a height of 600 mm, are 1-Model A (cut design convector shape → convector thickness 0.32 mm, height 560 mm) and 2-Model N (cut design convector shape → convector thickness 0.28 mm, height 560 mm). The consistency of the analysis results was confirmed through these experimental studies.The obtained analysis and experimental test results revealed that reducing the convector sheet thickness and height led to a decrease in thermal performance. Furthermore, this study showed that the larger the convector surface area, the more positively it contributes to the thermal performance of the panel radiator.