İçerisine bükülmüş şeritler yerleştirilmiş bir boruda ısı geçişi ve basınç düşümünün deneysel olarak incelenmesi
The experimental investigation of heat transfer and pressure drop in a tube with twisted tape inserts
Yazar: HALİT BAŞ
Danışman: DOÇ. DR. VEYSEL ÖZCEYHAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada içerisine bükülmüş şeritler yerleştirilmiş bir boruda ısı geçişi ve basınç düşümü deneysel olarak incelenmiştir. Şeritler boru içerisine boru iç yüzeyinden ayrık olarak yerleştirilmiştir. Deneyler, beş farklı büküm oranı (y/D=2, 2.5, 3, 3.5 ve 4) ve dört farklı açıklık oranı (c/D=0.0178, 0.0357, 0.0535 ve 0.0714) olmak üzere toplam 20 farklı şerit kullanılarak Reynolds sayısının 5132-24989 aralığında gerçekleştirilmiştir. Boru dış yüzeyine sabit ısı akısı uygulanmış ve akışkan olarak hava seçilmiştir. Boş boru deneylerinden elde edilen Nusselt sayısı ve sürtünme katsayısı değerleri literatürde mevcut olan eşitliklerden elde edilmiş değerler ile karşılaştırılmış ve iyi bir uyum içerisinde oldukları görülmüştür. Boru içerisine yerleştirilen şeritler boş boruya göre ısı geçişi ve basınç düşümünde artışlara neden olmuştur. Nusselt sayısı, sürtünme katsayısı ve net iyileşme oranı büküm oranının ve açıklık oranının azalması ile artmıştır. İncelenen bütün durumlarda, ısı geçişi iyileşmesi Reynolds sayısının artması ile azalmakta ve Reynolds sayısının 15000 değerinden sonra yaklaşık olarak sabit kalmaktadır. En yüksek net iyileşme oranı 5183 Reynolds sayısında y/D=2 ve c/D=0.0178 için 1.756 olarak elde edilmiştir. Sonuçta, bu çalışma büküm oranının (y/D) açıklık oranına (c/D) nazaran ısı geçişi ve basınç düşümü üzerindeki etkisinin daha fazla olduğunu ve bükülmüş şeritlerin boru iç yüzeyinden ayrık olarak yerleştirilmesi ile boru içerisinde oluşması düşünülen kirlenmeyi de azaltarak ısı geçişinin artırılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Heat transfer and pressure drop in a tube with twisted tape inserted were investigated experimentally. The twisted tapes were placed separately from the tube wall. The experiments were conducted for five different twist ratio (y/D=2, 2.5, 3, 3.5 ve 4) and four different clearance ratio (c/D=0.0178, 0.0357, 0.0535 ve 0.0714) in the range of Reynolds number from 5132 to 24989. Uniform heat flux was applied to the external surface of the tube wall and the air was selected as a working fluid. The obtained Nusselt number and friction factor values on plain tube were compared with using well known equations given in literature and were seen in good agreement. The twisted tapes placed in the tube supplied considerable increase on heat transfer and pressure drop when compared with the plain tube. The Nusselt number, friction factor and heat transfer enhancement increased with the decrease of clearance ratio (c/D) and twist ratio (y/D). For all investigated cases, heat transfer enhancement (?) tends to decrease with the increase of Reynolds number and to be nearly uniform for Reynolds number over 15,000. The highest heat transfer enhancement was obtained as 1.756 for c/D=0.0178 and y/D=2 at Reynolds number of 5183. At a result, this study presented that twist ratio is more effective factor than clearance ratio on heat transfer and pressure drop and heat transfer can be increase to provide less contamination with placed separately the tube wall.