İki paralel levha arasındaki laminer akışta değişken duvar kalınlığının ısı transferine etkisinin sayısal analizi
Numerical analysis of the effect of variable wall thickness on heat transfer for laminar flow between two parallel plates
Yazar: BİROL ŞAHİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET EMİN ARICI
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı geçişi = Heat transfer ; Laminer akış = Laminar flow ; Paralel levhalar = Parallel plates ; Sayısal analiz = Numerical analysis

Özet:
Bu tez çalışmasında, sonsuz derinliğe sahip paralel iki levha arasındaki laminer akışta ısı transferi probleminin sayısal analizi yapılmıştır. Sayısal analiz, hidrodinamik olarak tam gelişmiş ve ısıl olarak gelişmekte olan akış koşullarında yapılmış olup, kanal duvarlarından birinin dışarıdan tamamen yalıtılmış olduğu, sonlu kalınlığa sahip olan diğer duvarın dış yüzeyinde sıcaklığın sabit olduğu kabul edilmiştir. Sonlu kalınlığa sahip olan sabit dış yüzey sıcaklıklı duvardaki ısı iletimi ile kanaldaki akış ve ısı transferi problemi birlikte ele alınmış ve böylece probleme birleşik (conjugate) ısı transferi olarak yaklaşılmıştır. Sayısal analiz için iki boyutlu akış ve ısı transferi problemini çözen eliptik bilgisayar programı tez çalışması için tanımlanan probleme uyarlanmıştır. Duvar kalınlıklarının akış yönündeki değişimine göre; negatif eğimli duvar, pozitif eğimli duvar ve duvardan akışkana geçen ısı miktarını minimum yapan duvar profilleri belirlenmiştir. Belirlenen duvar profillerinin ısı transferine etkisi sabit kalınlıktaki düz duvar profili ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sayısal bulgular, lineer değişen duvar profillerinin duvardan akışkana transfer edilen toplam ısı miktarında önemli bir değişiklik yapmadığını göstermektedir. Diğer taraftan literatürde önerilen optimum duvar profilinin probleme uygulanması sonucunda ise duvardan akışkana geçen ısı miktarının minimize olduğu görülmektedir. Bu durum, Reynolds sayışma bağlı olarak artan duvar ısı iletim katsayısı ile daha belirgin olmaktadır. Anahtar Kelimeler: Birleşik ısı transferi, Sayısal analiz, Değişken duvar kalınlığı rv

Abstract:
Numerical Analysis of the Effect of Variable Wall Thickness on Heat Transfer for Laminar Flow between Two Parallel Plates A numerical analysis of heat transfer for laminar flow between two parallel plates channel has been performed. The numerical analysis has been carried out under hydrodynamically fully developed and thermally developing boundary conditions. It is assumed that on of the channel walls is perfectly insulated while the other wall has the finite thickness with constant surface temperature at the outer side. Heat conduction within the finite thickness wall is evaluated together with flow and heat convection of the fluid and then, the problem is considered as a conjugate heat transfer problem. An existing computer based two dimensional elliptic code has been modified for the defined problem. Wall profiles have been prescribed according to the variation of wall thickness as follows; negative slope, positive slope, optimum wall to minimize heat transfer from wall to flowing fluid and the constant thickness wall. The effect of the prescribed variable wall profiles on heat transfer characteristics was investigated and compared with the constant thickness wall. Numerical results show that the effect of variation of wall profile in lineer manner on heat transfer is not significant. On the other hand, the optimum wall profile which suggested by literature minimizes the heat gain of the fluid. Depending on Reynolds number, this fact becomes distinct with increasing wall thermal conductivity. Key Words: Conjugate heat transfer, Numerical analysis, Variable wall thickness