Farklı geometrilerin buz oluşumunda zorlanmış akış önündeki karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of different geometry characteristics on the forced convective flow for making ice cubes
Yazar: GÖKMEN PEKER
Danışman: PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı-Akışkan Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akış ortamı = Flow medium ; Buzdolabı = Refrigerator ; Donma = Freezing ; Geometrik modeller = Geometric models ; Hava = Air ; Pervaneler = Fans ; Taşınım = Convection

Özet:
Bu tez çalışmasında, zorlanmış akış önünde farklı buz küpü geometrileri ile buz yapımına etkiyen faktörler deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Belirlenen bir buzdolabında, gerçek dondurucu ortam şartları içerisinde buz yapma deneyleri yürütülmüştür. Buz küpleri için donma süreleri belirlenmiş ve donma periyodu boyunca sıcaklık değişimleri gözlenmiştir. Bu sayede buz yapımına etki edecek parametreler belirlenmiş ve bu parametrelerin etkisinin çıkarılması amaçlanmıştır.Tez çalışmasının birinci bölümünde konu ile ilgili literatür ve patent araştırmasına yer verilmiştir. Literatürde zorlanmış akış önündeki engel cisimler üzerinden geçen akış konusunun ön plana çıktığı belirlenmiştir. Zorlanmış akış önünde buz yapımı ile ilgili bir çalışmaya rastlanmamıştır.Tez çalışmasının ikinci bölümünde tez konusunda önemli bir yer tutan zorlanmış taşınım ve dış akış konuları hakkında genel bilgilere yer verilmiş ve tez kapsamında kullanılan boyutsuz sayılar tanıtılmıştır.Tez çalışmasının üçüncü bölümünde deney düzeneğinde kullanılan ekipmanların tanıtımı ayrıntılı olarak yapılmıştır.Tez çalışmasının dördüncü bölümünde yapılan deneysel çalışmaların aşamaları ve ayrıntılarına yer verilmiştir. Ayrıca buz yapma çalışmalarının deneysel sonuçları paylaşılarak deneysel sonuçlara göre elde edilen ortalama yerel ısı taşınım katsayısı hesabına yer verilmiştir.Tez çalışmasının son bölümünde PIV ve sayısal modelleme çalışmaları gösterilmiştir. PIV çalışmaları ile gerçek ortam şartları incelenmiştir. Sayısal modelleme çalışmalarında gerçek ortam şartlarındaki sınır koşulları ile bilgisayar ortamında 3D analizler yapılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the factors of making ice are investigeted experimentally and numerically with the different ice cube geometries which are in front of the forced flow. Ice making experiments were carried out in real-freezing ambient conditions in determined refrigerator. The freezing times for ice cubes are determined and temperature variations are observed while the ice cubes freezing. In this way, the construction of ice that will affect the designated parameters and is intended to remove the effect of these parameters.In the first part of the thesis work of the relevant research literature and patents are included. In literature, the subject of the flow over obstacles on forced flow is come to the fore. In the literature, examining properties of water and ice, and forced mass flow and heat transfer research has been done in front of the simple geometries. Books and articles written about the properties of water and ice available. Heat transfer in forced flow geometries, especially in front of a number of studies in the literature are related to various fields. The majority of these studies on the electronic parts, hot, and a small stream in front of the behavior of simple geometry and the simple geometry of this classic is for the examination of behaviors in the forced flow in front of the show. There is any work for making usable ice cubes in front of the forced flow.In the second part of the thesis, forced convective flow and outer flow subjects are introduced for generally which holds an important place in the thesis and the used dimensionless numbers in scope of the thesis are introduced.In the third part of the thesis, the equipments used in the experimental ayarup are introduced with detail.In the fourth part of the thesis, experimental work stages and the details of the experimental studies are given. In addition, the experimental results were shared for the ice making studies and in accordance with the experimental results, the averaged local heat transfer coefficient calculations are given.In the last part of the thesis PIV and numerical modeling studies shown. With the PIV studies, the real ambient conditions were investigated. Numerical modeling studies with the boundary conditions in real environments have been made in computer 3D analysis. Ice containers are used within the scope of the thesis work was carried out experimental studies in the refrigerator freezer compartment flow conditions in order to view PIV (Particle Image Velocimetry) studies were performed. Purpose of this study is the realization, in the original partition is used in experimental studies provided fans with the real flow conditions the determination of ice around the containers. Obtained from the actual flow conditions in the ambient air stream is intended to provide information about. In this way, the numerical flow model to be used in the modeling studies served by being aware of, the flow of air around the containers used in the ice using the computer program is intended to view. Containers used in the ice, frequently encountered problems in fluid mechanics, frequently mentioned in the literature at the barrier is a problem with the objects passed through the flow.