İçinde nem kaynağı bulunan ısıtılan hacimlerde ısı ve kütle geçişinin havlandırma ile ilişkilendirilmesi
Effect of ventilation system on heat and mass transfer inside a heated cavity having a moisture source
Yazar: S. ASLI KAYIHAN
Danışman: PROF. DR. SEYHAN ONBAŞIOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Buharlaşma = Evaporation ; Difüzyon = Diffusion ; Gözeneklilik = Porosity ; Isı geçişi = Heat transfer ; Zorlanmış taşınım = Forced convection

Özet:
Bu çalışmada, içinde nem kaynağı bulunan hacimlerde, eş zamanlı ısı ve kütle geçişi sayısal ve deneysel olarak incelenerek, hacme ait havalandırma sisteminin hacimdeki ısı ve kütle hareketleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Isı ve kütle hareketlerinin eş zamanlı olarak çözülmesi amacıyla yapılan bu çalışmada, sıcak hava akışı olan ve içinde nem kaynağı olan bir kabin modeli oluşturulmuştur. Analiz çalışmaları, temel transport denklemlerinin çözülmesi için kullanılan ticari FLUENT® yazılımında yapılmıştır. Tuğlada gerçekleşen buharlaşma etkisinin çözülemediği bu yazılıma eklenen kodlar (Kullanıcı Tarafından Tanımlanan Fonksiyon (KTTF)) ile buharlaşmayı ifade eden bünye denklemleri oluşturulmuş ve yazılımdaki yürütücü denklemlere kaynak terimi olarak eklenmiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında ilk olarak içine ısıtılmış hava gönderilen açık akışlı kabin hazırlanmış, daha sonra ise ısı ve kütle hareketlerinin, havalandırma ile ilişkilendirilmesi için havanın hacim içerisinde dolaştırıldığı kapalı akışlı kabin üzerinde çalışılmıştır. Her iki kabine de su emdirilmiş tuğla yerleştirilerek tuğlanın kuruma süreci takip edilmiştir. Kabin içi havanın ve tuğlanın sıcaklık değişimi kaydedilmiştir. Tuğladan olan nem kaybının ifade edilebilmesi için deney süresi boyunca tuğlanın kütle değişimi kaydedilmiştir. Modelleme çalışmalarında sınır koşulu olarak kullanılacak değerler, deneysel olarak tespit edilmiştir. Her iki model ve yapılan analizler ile elde edilen veriler, deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmış, tuğla sıcaklık ve tuğla kütle kaybı değerlerinin deneylerle uyum sağladığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, an experimental and numerical investigation was carried out on the simultaneous heat and mass transfer inside a heated cavity which has a moisture source in it. Adding to that, the effects of the ventilation system on the heat and mass tranfser were studied. For analyzing simultaneous heat and mass transfer, a model of a heated cavity having a mass source (brick) was established. For analysis studies, commercial FLUENT® software which solves basic momentum, energy and mass transport equations is used. In order to express the vaporization of the water in the brick, codes (User Defined Function (UDF)) were written and added to FLUENT® as source terms. Within the scope of experimantal studies, at first, an open cycled cavity which had a water soaked brick within was used. After that, a closed cycled cavity in which the heated air is circulated was used in the experiments in order to investigate the effecr of ventilation system on heat and mass transfer. During the tests, the temperature change in the cavities and brick were recorded. In order to express the mass loss of the brick, the mass change of the brick was also recorded. The results of the analysis studies implemented were compared with the experimantal results and good agreement was observed for the temperature of the brick and the mass loss of the brick for both models.