Gövde borulu ısı değiştiricisi tasarımı
Shell and tube heat exchangers design
Yazar: YAVUZ TOP
Danışman: PROF. DR. SALİM ÖZÇELEBİ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Isı değiştiriciler = Heat exchangers

Özet:
Mühendislik uygulamalarının en çok karşılaşılan işlemlerinden birisi, farklı sıcaklıklardaki iki veya daha fazla akışkan arasındaki ısı değişimidir. Bu değişimin yapıldığı cihazlara ısı değiştiricisi denilmekte olup uygulamada termik santraller, kimya endüstrileri, ısıtma, iklimlendirme, soğutma sistemleri gibi birçok yerde kullanılabilmektedir. En yaygın olarak kullanılan ısı değistiricileri tiplerinden birisi de gövde borulu ısı değiştiricileridir. Bu tip ısı degiştiricilerinde gövde tarafından bir akışkan ile borulardan diğer bir akışkan geçerek ısı degişimi işlemi sağlanır.Bu çalışmanın amacı gövde borulu bir ısı değistiricisinde bulunan şaşırtma levhası kesmesi, şaşırtma levhası aralığı, boru dizilişi, boru içi hız gibi parametrelerin ısı taşınım katsayısına ve basınç düşümüne etkisinin araştırılması ve böylelikle en uygun ısı değiştirici optimizasyonunun yapılmasıdır. Bu maksatla ısı değiştiricisinin boyutlandırılmasında etkili olan parametreler üzerinde incelemeler gerçekleştirilecektir.Yukarıda amaçlanan hedefler doğrultusunda öncelikle ısı değiştiricilerinin tanımı, sınıflandırılmaları, çalışma şekilleri ve kullanım alanları belirtilmiştir. Bu kapsamda gövde borulu ısı değiştiricilerinin sanayi ve teknolojideki önemi vurgulanmıştır. Ayrıca, bu tip ısı değiştiricilerinin boyutlandırılmasına özgü parametrelerin belirlenmesindeki zorluklar vurgulanmıştır. Dolayısıyla optimum boyutların tespitindeki güçlükleri gidermeye yönelik, Visual basic bilgisayar programlama diliyle hem görsel hem de kullanım kolaylığı ile tüm seçeneklere ait parametreleri dikkate alarak çok hassas çözüm üreten bir program hazırlanmıştır. Amaç, bilgisayarda programlama yoluyla ısı değiştiricilerinin ısıl hesaplarının yapılması ve ısı transfer yüzeyi ile boru adetlerinin belirlenmesi, böylelikle boyutlandırılması ve optimizasyonunun sağlanmasıdır.Ayrıca hazırlanan programda, akışkanın fiziksel özelliklerinin sıcaklığa bağlı olarak hassas bir şekilde hesaplanabileceği yazılımlar eklenmiştir. Bu özellikler gerekli olan yerlerde program tarafından kullanılmıştır. Su için sıcaklık değerlerine bağlı olarak yoğunluk, ısı iletim katsayısı, prandtl sayısı, özgül ısı ve dinamik viskozite gibi değerler bulunmuştur. Kullanılan tüm bağıntılar, ilgili literatürlerde verilen amprik ifadelerdir.Yapılan çalışma, bu alanda yapılacak deneysel ve teknolojik uygulamalar ile teorik çalışmalara çok önemli katkılar sağlayacaktır.

Abstract:
One of the most common processes of engineering applications is the heat exchange between two or more fluids at different temperatures. Devices where such heat exchange takes place are called ?heat exchangers? and have many areas of application such as power plants, chemical industries, heating, ventilation and air conditioning systems. One of the most common type of heat exchanger is the shell and tube type. In these exchangers heat is transfered between two fluids; one flowing in the shell side and the other flowing in the tube side.The scope of this work is to investigate the effects of some parameters such as baffle cut, baffle spacing, tube arrangement and inner tube velocities on overall heat transfer coefficient and on pressure drops and thus achieving the best heat exchanger optimisation. For this aim analyses are made on the parameters that are most effective on heat exchanger rating.According to the above, the definition, classification, working principles and the areas of application of heat exchangers are studied first. In this context the importance of shell and tube heat exchangers for the industry and technology is specified. Furthermore the difficulties in defining some parameters used in rating of such heat exchangers are also specified. That?s why in order to eliminate the difficulties in designating the optimum dimensions a computer program in Visual Basic is user friendly designed taking into consideration the all parameters of choices and thus can make very sensitive calculations. The objective is to make heat transfer calculations, to obtain heat transfer surfaces and number of tubes thus rating and making optimizations by using computer programming.Moreover by making some additions to the main program it is possible to maket emperature dependant calculations of physical properties of the fluid. This speciality is utilized by the program where it is needed. Depending on the temperature values for water the datas such as density, heat conduction coefficient, Prandtl number, specific heat and dynamic viscosity are obtained. All relations used herein are empirical expressions given in the literature.This study is to provide important attributions to the experimental and technological applications and theoretical studies.