Gözenekli yatay bir yüzeyden buharlaşmanın deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of water evaporation from a 
horizontal porous surface
Yazar: MEHMET İNAN
Danışman: DOÇ. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Doğal taşınım = Natural convection ; Serbest yüzey = Free surface ; Zorlanmış taşınım = Forced convection

Özet:
Bu çalışmada, yalıtımlı bir ısı odasında istenilen hava şartlarının sağlandığı, ek olarak hava akış hızının rüzgar tüneli vasıtasıyla ayarlanabildiği bir sistemde serbest su yüzeyi ve gözenekli ıslak bir yüzeyden suyun buharlaşması prosesini inceleme amaçlanmıştır. Farklı proses parametrelerinin (hava hızı, hava sıcaklığı, havanın bağıl nemi, gözenekli ortam başlangıç su içeriği) incelendiği bu çalışmada buharlaşma hızı ve akısı değerlendirilmiştir. Ayrıca buharlaşma mekanizması ile ilgili taşınımsal dinamikler incelendikten sonra proses parametrelerinin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir.
Çalışma sonucunda; bağıl nem arttıkça kısmi buhar basınç farkının azalmasına bağlı olarak buharlaşma akısının da azaldığı sonucuna varılmıştır. Bunun yanında, hava sıcaklığının artması su buharı emme kapasitesini artıracağından buharlaşmanın arttığı görülmüştür. Hava akış hızının artmasıyla zorlanmış taşınım etkinliği artmış ve buharlaşmanın artmasına sebep olmuştur. Yüzey sıcaklığının artması ile suyun kısmi buhar basıncı artmış ve buharlaşmanın da arttığı görülmüştür. Gözenekli ortam başlangıç su içeriğinin artması az da olsa buharlaşmanın arttığını göstermiştir. Deneysel ölçüm verileri kullanılarak yeni korelasyonlar elde edilmiş ve literatürde sıkça çalışılmış olan serbest su yüzeyinden buharlaşma konusunda araştırmalar yapan		 yazarların korelasyonları ile karşılaştırıldığında uyum sağlanmıştır. 
Tez çalışması yedi ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde çalışmaya başlama nedenleri ve çalışma sonucunda hedeflenen sonuçlar genel olarak açıklanmış, yüksek lisans tezi kapsamında gerçekleştirilen literatür araştırması paylaşılmıştır.
Çalışmanın ikinci bölümünde, tez çalışmasında kullanılan deney tesisatı ve ekipmanları detaylı olarak anlatılmış, rüzgar tüneli boyunca hava akış ölçümleri (hız, debi) gerçekleştirilmiştir.
Çalışmanın üçüncü bölümünde, oluşturulan parametrik deney düzeneğinde serbest su yüzeyinden buharlaşma testleri yapılmış, buharlaşmayı etkileyen parametreler değerlendirilmiştir. 
Çalışmanın dördüncü bölümünde, çalışma konusu olan gözenekli ortamdan buharlaşma, dört parametrenin oluşturduğu deneysel sistemde irdelenmiştir.
Çalışmanın beşinci bölümünde, deneysel çalışma boyunca oluşacak hatalar değerlendirilmiş olup Kline-McClintock belirsizlik analizi yöntemine göre hava tarafı ve yüzey tarafı sıcaklık, hava tarafı bağıl nem ile kütle transfer katsayısı ve boyutsuz Sherwood sayısı için belirsizlikler tespit edilmiştir.
Çalışmanın altıncı bölümünde, deneysel ölçüm sonuçlarına göre teorik analiz gerçekleştirilmiş ve kütle transfer katsayısı ile Sherwood sayısı her deney adımı için belirlenmiştir. Ayrıca, regresyon analizi ile literatürde yer alan korelasyon alt yapısında model oluşturulmuş ve yeni korelasyonlar üretilmiştir. Testlerdeki parametre koşulları altında geçerli olan bu korelasyonlar ile ölçüm sonuçları arasındaki yüzdesel sapma grafikleri elde edilmiştir. 
Çalışmanın yedinci ve son bölümünde gerçekleştirilmiş deneysel çalışmaların sonuçları değerlendirilerek öneriler sunulmuştur.

Abstract:
In this study, water evaporation from a horizontal porous surface is examined experimentally. Experimental study had taken place in different enviromental conditions in a climatic test chamber which can be maintained at a durable required values. Using the full factorial design which is a kind of design of experiment, relationship between evaporation rate and affecting parameters such as air flow velocity, air temperature, relative humidity and initial water content were examined.  Convection dynamics is also related to the mechanism of evaporation were investigated and optimization of process parameters were carried out.
As a result of the study; as relative humidity increases, it was concluded that the evaporation rate decreased depending on partial vapor pressure difference decreases.  In addition, as the air temperature increases, water vapor absorption capacity has increased and evaporation rate has also increased. Evaporation rate has increased with surface temperature. With the increase of air flow rate, the effectiveness of forced convection has increased and this led to increase of evaporation. Slightly increase initial water content of porous media show that the increase in evaporation. 
This thesis study is composed of seven main chapters. In chapter one; motivation and aim of this study have explained in general terms as an introduction. At the same time this chapter consists literature research about master thesis subject.
In chapter two; components and structure of the experimental setup explained in the first part. The subsequent part of this chapter contains wind tunnel measurements such as air flow velocity and flow rate.
In chapter three; evaporation tests from a horizontal free water surface were carried out in the experimental setup and the parameters that effect evaporation were evaluated.
In chapter four; evaporation from porous media which is the subject of the study is explicated consisting of four parameters in the experimental system and optimization of these parameters was carried out.
In chapter five; the experimental errors that will occur throughout the study were evaluated. According to the Kline and McClintock uncertainty analysis method, uncertainties have been identified for temperature at air side and surface side, relative humidity, mass transfer coefficient and dimensionless Sherwood number.
In chapter six; theoretical analysis has been performed according to the results of experimental measurements and mass transfer coefficient and Sherwood number were determined for each experiment. Also, using regression analysis, the correlation in the literature of the sub-model structure was created and new correlations have been proposed. Graphs of percentage deviation were obtained among the results of experimental measurements and these correlations that are valid under the parametric conditions.
In the final chapter, results of this study have been evaluated and suggestions have proposed.