Soğutucu akışkan-hava ile çalışan ısı değiştiricilerinin teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of heat exchangers working with refrigerant-air
Yazar: MELİK ZİYA YAKUT
Danışman: Y.DOÇ.DR. REŞAT SELBAŞ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı değiştiriciler = Heat exchangers

Özet:
Bu çalışmada, öncelikle ısı değiştiricilerinin boyutlandırma parametrelerinihesaplayarak, tasarımına olanak sağlayan bir bilgisayar programı geliştirilmesiamaçlanmıştır. Daha sonra, çalışmanın deneysel bir düzeneği kurularak elde edilenveriler ile bilgisayar sonuçları karşılaştırılarak hesaplamanın doğruluğu vekullanılabilirliliği belirlenmeye çalışılmıştır.Bu amaçla, öncelikle ısı değiştiricilerinin genel bir tanımı yapılarak, sınıflandırılmış,çalışma şekilleri ve kullanım alanları tespit edilmiştir. Bu anlamda soğutucuserpantin tipi ısı değiştiricilerinin sanayi ve teknolojideki yeri ve önemivurgulanmıştır. Ayrıca, bu tipteki ısı değiştiricilerinin boyutlandırılmasına aitparametrelerin belirlenmesindeki zorluklar ortaya konulmuştur. Böylece optimumboyutların belirlenmesine olanak sağlayan, C# bilgisayar programlama diliyle hemgörsel hem de kullanım kolaylığı ile her türlü ısı değiştirici seçeneklerine aitdeğişkenleri dikkate alan çok hassas çözümler üreten bir bilgisayar programıoluşturulmuştur. Böyle bir programlama ile bilgisayar yardımıyla ısı değiştiricilerininısıl hesaplarının yapılması ve ısı transfer yüzeyi ile boru adetlerinin belirlenmesiyoluyla boyutlandırılması amaçlanmıştır.Programın ilk formunda genel bir çözümü sağlamak amacıyla çoktan seçmeli farklı tipısı değişicilerinin tanımına olanak sağlanmıştır. Burada matematiksel modeliincelenmiş olan soğutucu serpantin tipi ısı değiştiricilerinin ilgili parametreleridetaylı bir şekilde yer almaktadır. Akışkanların giriş-çıkış sıcaklık değerleri, kütleseldebileri, seçilecek olan boruların iç ve dış çapları programa dışarıdan veri olarakgirilerek yapılan hesaplamalar sonucunda ısı değiştiricisi boyutlarıhesaplanmaktadır. Elde edilen çözümler ile literatürde verilen değerlerle deneysel birmodeli oluşturulan ısı değiştiricisinin optimum boyutlarıyla gerçekten geçerli biryaklaşıklık sağlamaktadır.vAyrıca hazırlanan program, gaz ve sıvı akışkanların fiziksel özelliklerinin sıcaklığabağlı olarak hassas bir şekilde hesaplanacak yazılımlar da içermektedir. Bu özelliklergerekli olan yerlerde hassasiyetle hesaplanarak program tarafından atanmıştır. Su vehava için sıcaklık değerlerine bağlı olarak yoğunluk, ısı iletim katsayısı, Prandtlsayısı, özgül ısı ve dinamik viskozite gibi değerler ile neme bağlı değerlerhesaplanmıştır. Kullanılan tüm bağıntılar, ilgili literatürlerde verilen doğruluğukanıtlanmış amprik ifadelerdir.Yapılan çalışma, özellikle havadan sıvıya ısı değişicileri için yapılacak deneysel veteknolojik uygulamalar ile teorik çalışmalara çok önemli katkılar sağlayacaktır.Anahtar Kelimeler: Soğutucu akışkan-Hava ısı değiştiricileri. Evaporatör.Soğutucu serpantin

Abstract:
Scope of this study is firstly, developing a computer program that designs heatexchangers by calculating dimension parameters. Secondly, an experimental setup ofthe study is assembled. The results of computer program are compared with theobtained experimental results for determining the usability of the computer program.For this aim, primarily, a general definition of heat exchangers is made includingclassification, working types and working fields. The uses of cooling types of heatexchangers in industrial and technological fields are emphasized. Additionally, thedifficulties of determining the dimensioning parameters of heat exchangers areexamined. Also, a simple and visual computer program is carried out with C#programming language which produces sensitive solutions by taking intoconsideration of the parameters of all kinds of heat exchangers. Dimensioning of heatexchangers is aimed with thermal calculations and determining heat transfer surfaceand number of pipes by this kind of programming.In the first form of the program a possibility is provided which defines differenttypes of heat exchangers for a general solution. This form includes detailedinformation about parameters of cooling heat exchangers with mathematical models.The heat exchanger dimensions are calculated by computation of inputted inlet andoutlet temperatures, mass flow rates of the fluids and inlet and outlet diameters ofpipes. Comparing the obtained results by computer program and experimental setupthat is assembled with the data obtained from literature shows a truly validapproximation.Additionally, the computer program includes software that calculates physicalproperties of gas and liquid fluids in terms of temperature with sensitivity. Theseproperties are assigned by program with calculation with sensitivity when required.Properties such as density, coefficient of thermal conductivity, Prandtl number,viispecific heat and dynamic viscosity and properties of moist air are calculated forwater and air in terms of temperature. All of the correlations that are given in theliterature are proved empiric expressions.This study will provide very important contributions especially to experimental andtechnological applications that are will be for air to liquid heat exchangersKey Words: Refrigerant-air heat exchangers, Evaporator, Cooling serpentine