Kombilerde kullanılan ısı değiştiricisi farklı kanatçık geometrilerinin kombi verimine etkisinin sayısal analizi
Numerical analysis of the effect on the combi boiler efficiency of heat exchanger different fin geometries used in the combi boilers
Yazar: ALİ RIZA DAL
Danışman: DOÇ. DR. H. MEHMET ŞAHİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yapılan bu çalışmada; düz plakalı borulu ısı değiştiricisi kanatçık veborularında yapılan değişikler ile ısı transferi ve basınç düşümünün etkisiüzerine araştırma yapılmıştır. Gerçek bir ısı değiştiricisinde, arasından yanmışgazların geçtiği iki yarım kanatçık ve borudan oluşan bir model seçilmiştir.Yanmış gazın sıcaklık dağılımı, hız dağılımı ve basınç düşüşü değerleriincelenmiştir. Elde edilen modellerde kanatçık açılarının dikey eksene göredeğişimi, kanatçıklar arasındaki mesafenin optimum tespiti ve kanatçıkortasındaki borunun y ekseni boyunca değişiminin ısı transferine etkisi değişikmodel üzerinde incelenmiştir.Yapılan sayısal hesaplamalarda, bir SAD bilgisayar programı olan Fluent,model çizimi ve ağ oluşumunda Gambit paket programı kullanılarak, temelkorunum denklemleri kararlı rejimde, 3 boyutlu ve laminer akış şartlarındaçözülmüştür. Tüm modellerde hem taşınım hem de iletimin olduğu bileşik ısıtransferi çözümü yapılmıştır.Sayısal hesaplar sonunda, ısı transferinin kanatçıkların eksenle yapmış olduğu? = 30o eğik açıda, kanatlar arasındaki Lz = 2,75 - 3 mm ara mesafede ve boruvekseninin c1 = 16 mm değerlerinde maksimum ısı transferi bulunmuştur. Üçfarklı model için ortalama Nusselt sayıları sayısal olarak bulunarak, Reynoldsve Prandtl boyutsuz sayıları cinsinden korelasyon eşitlikleri verilmiştir. Ayrıcabasınç düşümünden dolayı gerekli olan ilave enerji miktarı, kazanılan ısıtransferi miktarına göre çok az değerde kaldığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada,elde edilen sonuçlar literatürdeki sonuçlarla uyum içerisinde olduğugörülmüştür.

Abstract:
In this study, variations of the fin and tube of a plain-fin-tube heat exchangerwith effects on the heat transfer and pressure drop were investigated. In theactual heat exchanger, two half fin between across the flue gas and tube wereselected as a model. The temperature distribution, velocity distribution andpressure drop of the flue gas were studied. In the obtained models, variation offin angles, the optimum distance of the fin spaces and the changing of (y) axis ofthe tube at the fin center to the effect of the heat transfer were investigated withdifferent models.In the numerical calculations, the basic conservation equations in steady-state,three-dimensional (3-D) and laminar flow conditions were solved using a CFDcomputer code, the FLUENT and by GAMBIT software in the model drawingand meshed. Conjugate heat transfer both conduction and convection wasanalysed for all models.In the end of the numerical calculations, the maximum heat transfer has beenfound in the inclined fin angle ? = 30o, distance between fin space L z = 2,75 - 3mm and tube axis value of c1 = 16 mm. Average Nusselt numbers weredetermined numerically for three different models and correlation equationsviiwere given analytically as functions of Reynolds and Prandtl numbers.Furthermore, the required additional energy value due to pressure drop hasbeen determined too small according to gain heat transfer value. In this study,the obtained results have been seen in a good agreement with the results in theliterature.