Trapez türbülatörlü kanalda tasarım prametrelerinin taguchı yöntemiyle optimizasyonu
Optimization of design parameters in a channel equipped with trapezoid turbulators
Yazar: ABDULKADİR BAYRAKÇEKEN
Danışman: PROF. DR. BAYRAM ŞAHİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında içerisine trapez elemanlar yerleştirilmiş yatay kanalda zorlanmış taşınımla ısı transferi ve basınç düşümü karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler L18 (32x21) ortogonal dizisi ile oluşturulan deney planına göre gerçekleştirilmiştir. Kesikli faktöriyel yöntemiyle gerçekleştirilen çalışmada eleman köşe açısı (α), yüksekliği (H), uzunluğu (L), eğim açısı (β) ve Reynolds sayısının (Re) etkileri analiz edilmiştir. Akışkan olarak hava kullanılmıştır. Deneyler sabit ısı akısı sınır şartında gerçekleştirilmiştir. Isı transferi için hedef fonksiyon olarak Nusselt sayısı, basınç düşümü için hedef fonksiyon olarak sürtünme katsayısı seçilmiştir. Isı transferi açısından "En Büyük En İyi", sürtünme faktörü açısından "En Küçük En İyi" hedefleri dikkate alınmıştır. Ham verilere göre Nusselt sayısı üzerinde en az etkisi olan parametrenin eleman genişliği olduğu görülmüştür. Isı transferi açısından en etkili parametrenin ise Reynolds sayısı olduğu sonucuna varılmıştır. Isı transferi açısından Nusselt sayısı hedef fonksiyonu değerlendirildiğinde, optimum değerler α =0° (A1), β=0° (B1), H=36 mm (C3), L=45 mm (D3), S=26 mm (E2), Re=17000 (F3)olarak elde edilmiştir. Sürtünme faktörü açısından sonuçlar incelendiğinde, optimum değerler α=16° (A3), β=0° (B1), H=20 mm (C1), L=25 mm (D1), S=26 mm (E2), Re=17000 (F3) olarak bulunmuştur. 	Parametrelerin önem seviyeleri ve performans karakteristikleri dikkate alındığında, genel optimum şart A3B1C3D1E2F3 olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the characteristics of forced convection heat transfer and pressure drop in a horizontal channel equipped with trapezoidal elements are experimentally investigated. Experiments were performed according to the experimental design with the orthogonal array L18 (32x21). The effects of element corner angle (α), height (H), length (L), slope angle (β) and Reynolds number (Re) were analyzed in the cut-off factorial method. Air was used as working fluid. Experiments were carried out under constant heat flux boundary condition. The Nusselt number as the target function for the heat transfer and the friction coefficient as the target function for the pressure drop were selected. "Larger is Better" and "Smaller is Better" targets are taken into account in terms of heat transfer and friction factor, respectively.
According to the raw data, the parameter which has the lowest effect on the Nusselt number was found to be the element width. The most effective parameter for heat transfer is the Reynolds number. When the Nusselt number target function is evaluated in terms of heat transfer, the optimum values are calculated as α=0o (A1), β=0° (B1), H=36mm (C3), L=45mm (D3)=17000 (F3). When the results are examined in terms of the friction factor, the optimum values are found as α=16° (A3), β=0° (B1), H=20mm (C1), L=25mm (D1), S=26mm F3). Once the importance levels and performance characteristics of the parameters are taken into account, the general optimum condition was obtained as A3B1C3D1E2F3.