Havalandırma sistemlerinde performans ölçüm metodolojisinin geliştirilmesi
Development of performance measurement methodology in ventilation systems
Yazar: YUSUF ÖZBAKIŞ
Danışman: PROF. DR. FEHMİ ERZİNCANLI
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akıf kontrol valfleri = Flow control valves ; Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Havalandırma sistemleri = Ventilating systems ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD)

Özet:
Bu tez çalışmasında, merkezi havalandırma sistemlerinde kullanılan hava akış kontrol valfleri ve test yöntemleri hakkında araştırmaların yapılması, ayrıca yenilikçi bir hava akış kontrol valfi geliştirmek için test yöntemlerinin denenerek sonuçlarının uygulamaya aktarılması ve literatüre kazandırılması amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda, ilk olarak hava akış kontrol valfleri ile ilgili alınmış patentler incelenmiştir. Hava akış kontrol valflerinin performansına etki eden tasarım parametreleri belirlenmiştir. Hava akış kontrol valfinin tasarım parametreleri olarak; hava akış kontrol valfinin konik yapısı, açıklık sayısı ve hava akış slot açısı belirlenmiştir. Diğer taraftan, davlumbaz tasarımı ile ilgili olarak; davlumbaza eklenen hava yönlendirici kılavuzun davlumbaz performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan tasarım optimizasyonları sonucu oluşturulan merkezi havalandırma sistemi davlumbazı ve hava akış kontrol valfi, farklı debi koşulunda yakalama hızı, debi için gerekli olan merkezi sistem basıncı ve koku performansı açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca, Avrupa standardına uygun koku yakalama performansı gerçek ortam deneyleri sayısal analizler ile simüle edilmiştir. Sayısal analizler içim tam ölçekli bir mutfak ve davlumbaza monte edilmiş hava akış kontrol valfi modellenmiş. Analizlerde, ocak tarafından ısıtılmış su buharı ve metil etil keton karışımının hava akış kontrol valfi tarafından yakalanmasını simule etmektedir. Analiz sonuçları, yakalama hızı, koku yakalama performansı, türbülans oluşumu ve debi için gerekli olan sistem basıncı açısından incelenmiştir. Sayısal çalışmalarda hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı olan ANSYS Fluent 19.0 yazılımı kullanılmıştır. Analizlerde çok fazlı akışlar için akışkanların hareketini tanımlayan, standart 𝑘–𝜔 SST türbülans modeli kullanılmıştır. Sayısal analizler deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Çalışmalar sonucu geliştirilen yenilikçi hava akış kontrol valfi ile enerji tüketimi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen yenilikçi hava akış kontrol valfi sayesinde performans artışı sağlanmış ve tez çalışması kapsamında geliştirilen hava akış kontrol valfi tasarımına patent başvurusu yapılmıştır.

Abstract:
The aim of this thesis is to conduct research on air flow control valves and test methods used in central ventilation systems, also as well as to trying test methods to develop an innovative air flow control valve, to transfer the results to application and to bring to the literature. For this purposes, firstly, patents related to air flow control valves were examined. The design parameters that affect the performance of the air flow control valves have been determined. The design parameters of the air flow control valve; the conical structure of the air flow control valve was determined as the number of openings and the air flow slot angle. On the other hand, regarding the hood design; the effects of the air-directing guide added to the hood on the hood performance were investigated. The central ventilation system hood and air flow control valve, which were created as a result of design optimizations, were evaluated in terms of capture velocity, central system pressure required for flow rate and odour performance under different flow conditions. In addition, odour capture performance in accordance with the European standard was simulated by numerical analysis of real environment experiments. A full scale kitchen and hood mounted air flow control valve is modeled for numerical analysis. The analyzes simulate the capture of a mixture of water vapor and methyl ethyl ketone heated by the cooker by the air flow control valve. Analysis results were examined in terms of capture rate, odour capture performance, turbulence formation and system pressure required for flow. ANSYS Fluent 19.0 software, which is a computational fluid dynamics software, was used in numerical studies. The standard 𝑘–𝜔 SST turbulence model, which describes the motion of fluids for multiphase flows, was used in the analyses. Numerical analyzes have been confirmed by experimental studies. Energy consumption experiments were carried out with the innovative air flow control valve developed as a result of the studies. Thanks to the innovative air flow control valve developed, performance increase has been achieved and a patent application has been made for the air flow control valve design developed within the scope of the thesis.