Ev tipi elektrikli fırınların performansının sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of electrical domestic oven's performance
Yazar: MURAT KANTAŞ
Danışman: PROF. DR. HASAN HEPERKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli tasarım = Computer aided design

Özet:
Enerjinin daha verimli kullanılması ve fırın üreticilerinin pazarda kendilerine yerbulabilmeleri açısından, fırın performansının arttırılmasına yönelik çalışmalar gün geçtikçeartmaktadır. Fırın performansını belirleyen en önemli unsurlar; enerji tüketimi ve pişirmekalitesidir. Bu tez çalışmanın amacı ev tipi elektrikli fırınların pişirme performansınınarttırılmasına yönelik hava dağıtım kanalının tasarlanmasıdır.Elektrikli fırınların performansının arttırılması için kullanılan yöntemlerin ve hava dağıtımkanalının tasarlama aşamalarının belirlenmesi amacıyla literatür araştırması yapılmıştır. Fırınüreticisi firmaların hava dağıtım kanalı tasarlarken uyguladığı yöntemlerin ve tasarlanan havadağıtım kanallarının geometrilerinin belirlenmesi amacıyla da patent araştırması yapılmıştır.Deneysel çalışmalar, tasarım öncesi deneysel çalışmalar ve tasarım sonuçlarının irdelendiğideneysel çalışmalar olmak üzere iki aşamada yapılmıştır. Ön deneysel çalışmalar; sadece altve üst ısıtıcının çalıştığı durumda fırın içi sıcaklık dağılımının belirlenmesi, pişirme deneylerive sayısal modelde kullanılmak amacıyla sınır koşullarının belirlenmesi deneylerinikapsamaktadır.Hava dağıtım kanalının tasarımı, bilgisayar destekli tasarım yazılımı ve hesaplamalıakışkanlar dinamiği yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Sayısal çözüm sonuçları irdelenerektasarım üzerinde bazı değişiklikler yapılmış ve nihai hava dağıtım kanalı geometrisineulaşılmıştır.Deneysel çalışmaların ikinci bölümünde, tasarım çalışması sonucunda ortaya çıkan havadağıtım kanalının prototipi hazırlanmıştır. Bu prototip kullanılarak debi ölçümü ve fırın içisıcaklık ölçümü yapılarak sayısal çözümde elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Ayrıcahava dağıtım kanalının kullanılarak ve statik modda (alt ve üst ısıtıcı) pişirme deneyleriyapılarak, pişirme süresi, sıcaklık dağılımı ve pişirme sonuçları karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: : Fırın, hava dağıtım kanalı, hesaplamalı akışkanlar dinamiği, fluent,bilgisayar destekli tasarım, deneysel çalışma

Abstract:
Efficient use of energy issues and the struggle of domestic ovens manufacturers to find aplace in the market have increased studies related to the performance of domestic ovenssteadily. The performance of a domestic oven is determined by two important parameters,namely the energy consumption and the cooking quality. This study aims to design the airdistribution system to increase the performance of domestic electric ovensA literature survey has been carried out to establish the methods used to increase theperformance of domestic electric ovens and to determine the design phases of the airdistribution system. Patents have been investigated to find methods practiced by domesticoven manufacturers while designing air distribution systems and to determine the geometriesof the air distribution systems.Experimental studies were carried out in two phases, pre-design studies and the ones carriedout according to the results of the design. Pre-experimental studies included the following; todetermine the temperature distribution inside the domestic oven while only the upper andbottom heaters were powered and to determine the boundary conditions to be used in thecooking experiments and the numerical model.The air distribution system was designed using Computer-Aided Design software andComputational Fluid Dynamics software. The numerical solution results were interpreted tomake a couple of corrections on the design and the final geometry of the air distributionsystem was established.During the second part of the experimental studies, a prototype of the air distribution systemwas built according to the results of the design studies. Flow rate and temperature distributionmeasurements inside the domestic oven were performed using the prototype and the resultswere compared with results found from the numerical solution. In addition, utilizing the newair distribution system, cooking experiments at the static mode (upper and bottom heaters)were carried out to compare the cooking time, temperature distribution and the cookingresults.Keywords: Oven, air distribution system, computational fluid dynamics, Fluent, computeraideddesign, experimental study