Borulardaki akışta ısı transferinin artırılması amacıyla spiral tel kullanımının deneysel incelenmesi
An experimental analyze of heat transfer enhancement in tubes by means of wire coil inserts
Yazar: KAZIM PEHLİVAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÖZSOY
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada borulardaki akışta ısı transferinin artırılması amacıyla boru
içerisinde spiral tel kullanımı deneysel olarak incelenmiştir. İlk olarak
borulardaki akışta ısı transferinin artırılması amacıyla spiral tel kullanımında 5
farklı adım aralığı ve 3 farklı tel çapı incelenmiştir. Deneyler Re sayısının 500 ile
14000 aralığında yapılmıştır. İkinci olarak, düzlemsel güneş kollektörlerinde ısı
transferinin artırılması amacıyla, çalışmanın ilk kısmındaki deneyimlerden daha
uygun olduğu görülen spiral tel konfigürasyonunun kollektör verimine ve
basınç düşümüne etkisi incelenmiştir. Borularda yapılan deneysel çalışmada,
boru içine uygulanan spiral tellerin ısı transferini artırmakla birlikte önemli
ölçüde basınç düşümüne de neden olduğu görülmüştür. Isı transferindeki artışla
basınç düşümündeki artışın birlikte değerlendirildiği iyileşme oranı
değerlendirme kriteri olarak kullanılmıştır. En iyi iyileşme oranı; Ø0.8 mm ve
Ø1.2 mm'lik Wire coil için 10 ve 15mm adım aralıklarının, Ø1.34 mm double
spiral wire coil için de 5 ile 10 mm adım aralıklarında gözlenmiştir.
Düzlemsel güneş kollektöründe, kollektör boruları içerisine yerleştirilen 10 mm
adım aralığındaki Ø0.8 ve Ø1.2 tel çapı spiral tel sargılar ve yine 10 mm adım
aralığındaki Ø1.34 mm tel çapındaki çift spiral tel sargının, kollektör verimine
etkisi ayrı ayrı deneysel olarak çalışılmıştır. Deneyler atölye ortamında güneş
simülatöründe gerçekleştirilmiştir. Kollektördeki akışkanın kütlesel debisinin
kollektör verimine etkisi de incelenmiştir. Bu amaçla kollektördeki akışkan
debisi hem standartta belirtilen birim kollektör alanı için alınması gereken
akışkan debisi, hem de gerekli akışkanın 1.5 katı ve 2.25 katı ile deneyler
yapılmıştır. Akışkan debisinin artmasıyla kollektör verimindeki artışın yanında
kollektördeki basınç düşümünü da arttığı görülmüştür. Çalışma sonuçlarının
kollektör üreticileri için yararlı olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, the use of wire coil in the pipe has been investigated
experimentally in order to increase the heat transfer in the flow in the pipes.
Firstly, 5 different pitch range and 3 different wire diameters were investigated
in the use of wire coil to increase heat transfer in the pipes. Experiments were
carried out with the Re number range of 500 to 14000. Secondly, in order to
increase the heat transfer in flat plate solar collectors, the effect of wire coil
configuration, which is found to be more suitable according to the experiment
results in the first part of the study, to collector efficiency and pressure drop is
investigated. In the experimental study, it was seen that the wire coils applied
inside the pipe increased the heat transfer but also caused a significant pressure
drop. The improvement rate in which the increase in heat transfer and pressure
drop evaluated together was used as evaluation criteria. The best rates are
observed at 10mm and 15mm pitch range for Ø0.8mm and Ø1.2mm wire coil,
and for Ø1.34mm double spiral wire coil it is between at 5mm and 10mm pitch
range.
In the flat plate solar collector, effects of the implanted wire coils with
diameters of Ø0.8 and Ø1.2 and with a pitch range of 10 mm and Ø1.34 mm
double spiral wire coil with a pitch range of 10 mm on the collector efficiency
were separately investigated. The experiments were carried out in a solar
simulator in the indoor conditions. The effect of the mass flow rate of fluid on
the collector efficiency was also investigated. For this purpose, the change in
collector efficiency was observed for the standard fluid flow rate of 0.02 kg/sm2
and for the standard flow rate times 1.5 and 2.25. It was observed that the
collector efficiency increased with the increase of fluid flow rate. It is thought
that the results of the study will be useful for collector manufacturers.