Karıştırıcı tanklarda ısı transferinin sayısal ve deneysel incelenmesi
The numerical and experimental investigation of heat transfer in stirred tank
Yazar: MERT CESUR
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN SEVİLGEN
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Isı geçişi = Heat transfer ; Karıştırma yöntemleri = Mixing methods

Özet:
Bu çalışmada, bir ısı değiştirici türü olan ceketli tip karıştırma tankında gerçekleşen ısı transferi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Yapılan deneylerdeki başlangıç koşulları, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizinde başlangıç sınır şartı olarak kullanılmış ve elde edilen sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Tüm deneylerde tank içerisindeki suyun sıcaklığı ceket içerisindeki suya göre daha soğuk olarak alınmıştır. Bu sayede ısı transferinin ceketten tanka doğru gerçekleşmesi amaçlanmıştır. Deneylerde kullanılan su çeşme suyudur. Ceket suyu giriş sıcaklığı olarak üç farklı sıcaklık değeri ele alınmıştır. Her sıcaklık değeri için üç farklı ceket suyu hacimsel debisi ile deney yapılmıştır. Bu sayede ceket suyu hacimsel debisinin ısı transferine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Daha sonra deneylere karıştırıcı olarak üç kanatlı pervane eklenerek, pervanenin ısı transferine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Deney sonuçlarından elde edilen verilere göre hacimsel debinin artışı ve pervanenin deneylere eklenmesi ısı transferinde olumlu bir etkiye sahiptir. Hacimsel debinin artışı ve deneylere pervane eklenmesiyle ısı transferi artmış ve tank içerisindeki suyun ceket suyu sıcaklığına ulaşma süresi azalmıştır. Deney verileri ile HAD analizi sonuçları karşılaştırılması yapılmıştır. Deney verileri ile HAD sonuçlarının örtüştüğü sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, heat transfer in a jacketed mixing tank, which is a type of heat exchanger, was investigated experimentally and numerically. The initial conditions in the experiments were used as the initial boundary condition in the Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis and the results were compared with the experimental data. In all experiments, the temperature of the water in the tank was taken as colder than the water in the jacket. In this way, it is aimed to realize the heat transfer from the jacket to the tank. The water used in the experiments is tap water. Three different temperature values were considered as jacket water inlet temperature. Three different jacket water volumetric flow rates were tested for each temperature value. In this way, it is aimed to examine the effect of volumetric flow rate of jacket water on heat transfer. Afterwards, it was aimed to examine the effect of the propeller on heat transfer by adding a three-bladed propeller as a mixer to the experiments. According to the data obtained from the test results, the increase in the volumetric flow rate and the addition of the impeller to the tests have a positive effect on the heat transfer. With the increase in volumetric flow and the addition of a propeller to the experiments, the heat transfer increased and the time for the water in the tank to reach the jacket water temperature decreased. A comparison of the experimental data with the CFD analysis results was made. It was concluded that the experimental data and CFD results overlapped.