Bir boru içerisine yerleştirilen değişken hatve oranlı bükülmüş şerit elemanların ısı transferi ve basınç düşümüne etkisinin araştırılması
The investigation of the effect of twisted tapes with variable pitch ratio placed in a pipe on heat transfer and pressure drop
Yazar: MUSTAFA EMRAH ÖZAŞIR
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL GÜNEŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada dış yüzeyine sabit ısı akısı uygulanan dairesel kesitli bir boru içerisine, cidara bitişik ve 3 farklı malzeme yapısında 9 farklı bükülmüş şerit eleman, 27 farklı konfigürasyonda yerleştirilmiş ve bu elemanların ısı transferi iyileştirmesi ve basınç düşümüne etkisi sayısal olarak 4000¬-24000 Reynolds sayısı aralığında incelenmiştir.
Sayısal analizlerde uygulanan metotların literatüre uygunluğunu araştırmak için öncelikle boş boru analizleri yapılarak elde edilen sonuçlar literatürdeki eşitlikler ile karşılaştırılmış ve sonuçların doğruluğu kontrol edilmiştir. Daha sonra iç elemanlı analizlere geçilmiş olup, analizler 3 farklı malzeme için başlangıçta sabit hatve oranlarında, sonrasında ise değişken hatve oranlarında gerçekleştirilmiş olup, toplamda 27 farklı model kullanılmıştır. Analizlerde kullanılan bükülmüş şerit elemanların kalınlığı 1 mm olup hatve oranları y/D=3, 4, 5 ve malzeme yapısı Al, St, Cu şeklindedir. 
Elde edilen sonuçlara göre, ısı transfer değerindeki en yüksek artışın Reynolds sayısının 4000 değerinde bakır model (1-1-1) için y/D=3'de 1.54 kat artarak Nusselt sayısının 30.89 değerine ulaştığı, en büyük basınç düşümünün aynı model ve Reynolds sayısında 1.78 kat artarak 0.0748 değerine ulaştığı görülmüştür. Analizlerden en yüksek ısı transferindeki net iyileşme oranı 1.287, hatve oranı y/D=3, malzeme yapısı Bakır (Cu) olan model (1-1-1)' de Reynolds sayısı 4000 değerinde elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, 9 different twisted tape elements were placed in 27 different configurations adjacent to the wall in a circular cross-section pipe with constant heat flux applied to the outer surface and the effect of these elements on heat transfer and pressure drop was investigated numerically in the range of 4000-24000 Re. According to the results, the thermal status of all models on the pipe surface was investigated.
In order to investigate the appropriateness of the methods used in numerical analysis to literature, the results obtained were compared with the equations in the literature and the accuracy of the results were checked. Afterwards, internal element analysis was carried out and the analyzes were carried out at constant pitch ratios and variable pitch ratios for 3 different materials and a total of 27 different models were used. The thickness of the twisted tape elements used in the analysis is 1 mm, pitch ratios y/D=3, 4, 5 and material structure is Al, St, Cu. 
According to the results, the highest increase in heat transfer value and pressure drop was observed at y/D=3 for copper model (1-1-1) at 4000 Reynolds number. The Nusselt number increased by 1.54 times to 30.89 and the pressure drop increased by 1.78 times to 0.0748.
The net enhancement ratio was 28% according to the results in heat transfer enhancement and pressure drop.