İklimlendirme cihazı ısı değiştiricilerinin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Theoretical and experimental examination of air conditioner heat exchangers
Yazar: ZAFER GEMİCİ
Danışman: PROF.DR. A. NİLÜFER EĞRİCAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 1999
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Arçelik = Arçelik ; Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Klima = Climate ; İklimlendirme = Air conditioning

Özet:
İKLİMLENDİRME CİHAZI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNİN TEORİK VE DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ ÖZET Bu çalışmada gerek kuru yüzeyli ve gerekse üzerinde yoğuşma olan kanatlı borulu tipten ısı değiştiricileri teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Amaç bu tip ısı değiştiricileri için deneysel verilere dayanan bir matematik model oluşturmaktır. Bu amaç doğrultusunda 6 değişik ısı değiştiricisi kapalı çevrim hava tüneli ve su hazırlama ünitesinden oluşan deney sistemi üzerinde test edilmiştir. Bu çalışma çerçevesinde hem sıcak hemde soğuk deneyler ön görülmüş ancak zamanın yeterli olmaması nedeniyle sadece sıcak deneyler yapılmıştır. Gerek kuru ve gerekse ıslak yüzey durumları için geniş bir literatür çalışması yapılarak genel bir matematik model oluşturulmuştur. Yaş yüzey için kurulan matematik model Threlkeld'in önerdiği entalpi potansiyeli metodunu esas almıştır. Modelde ısı değiştiricisi bir bütün olarak düşünülmüş havanın ısıl özelikleri giriş ve çıkış sıcaklıklarının ortalamasında alınmıştır. Bu model bir bilgisayar programı haline getirilmiş ve daha önce Arçelik A.Ş. AGM bünyesinde oluşturulan kompresör, kılcal boru gibi elemanların modelleri ile birleştirilerek iklimlendirme cihazı ısıl simulasyon programı oluşturulmuştur. Yapılan deneyler sonucunda kuru hal için J-Colburn ve hidrolik çapa göre tanımlanmış Reynolds sayısına bağlı eğriler çıkarılmış ve genel bir bağıntı verilmiştir. Ayrıca deney sonuçları ile mevcut literatürde bulunan bağıntılar karşılaştırılmıştır. Islak yüzey durumunda ise yazılan programın sonuçları ile daha önce yapılan çalışmalar karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalara göre ısı değiştiricisinde kullanılan soğutucu akışkanlar gerek su ve gerekse R22 için ısı değiştiricisi çıkış sıcaklıklarının literatürle farkı 1°C'den daha azdır, özgül nem değerleri için literatürle suda %6.4'lük, R22'de ise %9'luk bir fark oluştuğu gözlenmiştir. Yapılan deney sonuçlarına göre hava akış yönündeki boru adımı azaldıkça ısı taşınım katsayısı yükselmekte, kanat aralığı arttıkça ısı taşınım katsayısı azalmaktadır. Bunlarla beraber kanat üzerindeki patlatmalar ısı taşınım katsayısını yaklaşık 1.5, 2 kat artırmaktadır. XIII

Abstract:
THEORETICAL AND EXPERIMENTAL EXAMINATION OF AIR CONDITIONER HEAT EXCHANGERS SUMMARY In this study, heat and mass transfer characteristics of finned-tube heat exchangers under dehumidifying and dry conditions are examined both theoretically and experimentally. The aim of this study is to develop a mathematical model supported by experimental results. Six types of heat exchangers were tested on an experimental facility consisting of a close-loop wind tunnel and a water conditioner unit. Although heating and cooling experiments were planned, only heating experiments could be made. From a wide literature survey, a mathematical model was developed to simulate dry and wet surface conditions. In this model enthalpy potential method suggested by Threlkeld is used. Heat exchanger is analysed as a lumped model and air properties is calculated at the average air temperature of the inlet and outlet of the heat exchanger. This model was programmed in Fortran in the computer environment. After that, this program was adopted REFSIM which is a refrigeration simulation program developed by Arçelik A.Ş. R&D engineers to simulate an air conditioner. From the experimental results, a general correlation was generated for dry surface conditions. These experimental data and the outputs of computer program are compared with numerical values based on available litrature correlations and experimental results. XIV