Türbülatörlerin iki fazlı akış kararsızlıklarına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of turbulators on two-phase flow instabilities
Yazar: GÖKHAN ÖMEROĞLU
Danışman: PROF. DR. ÖMER ÇOMAKLI ; YRD. DOÇ. DR. ŞENDOĞAN KARAGÖZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kararsızlık = Instability ; Salınım = Oscillation ; İki fazlı akış = Two phase flow

Özet:
İki fazlı akışlar, soğutma sistemleri, buhar üreteçleri, nükleer reaktörler, rafineriler gibi endüstriyel işletmelerin bir parçası olduğu gibi yağmur damlalarının bulutlar içerisinde oluşmasından, suyun buz oluşumunda gösterdiği davranışa kadar birçok alanda yer almaktadır. İki fazlı akışların ısı transfer katsayısının tek fazlı akışlara göre daha yüksek olması ve yüksek ısı akısı gerektiren uygulamaların endüstrideki varlığı nedeniyle zaman içerisinde önemi gittikçe artmıştır.Bu çalışmada iş yapan akışkanı su, test kısmı yatay bir boru olan zorlanmış konveksiyonlu kaynamalı deney düzeneği kurularak iki fazlı akışların dinamik kararsızlıklarına ısı transfer iyileştirmesinin etkileri incelenmiştir. Bu osilasyonlar üzerine aşırı soğutma miktarının, akışkan giriş debisinin ve boru içerisine yerleştirilen farklı ısı transfer iyileştirme elemanlarının yaptıkları etkiler sabit ısıl güç ve çıkış kısıtlayıcısı şartlarında araştırılmıştır. Beş farklı ısı transfer yüzey konfigürasyonu kullanılmıştır.Yapılan çalışmaların sonucunda yoğunluk değişim tipi osilasyonların periyot ve genliklerinin basınç düşümü tipi osilasyonların periyot ve genliklerinden daha düşük olduğu görülmüştür. Sisteme verilen ısıl güç artıkça karakteristik eğride minimum noktanın sağa doğru kaydığı ve iki fazlı bölgede belirli bir kütlesel debi değerinde ısıl güç artıkça basınç düşümünün arttığı görülmüştür. Akışkan giriş sıcaklığındaki azalmayla yani aşırı soğutma seviyesinin artmasıyla kaynamanın başladığı noktanın daha düşük kütlesel debilere doğru kaydığı ve iki fazlı bölgede belirli bir kütlesel debi değerinde giriş sıcaklığı arttıkça basınç düşümünün arttığı gözlemlenmiştir. İki fazlı bölgede en yüksek basınç düşümü iç yay içeren Boru-2 (yay adımı:5mm) ve Boru-3 (yay adımı:10mm) borusunda, en düşük basınç düşümü ise Boru-1'de meydana gelmiştir. İç yay içeren borularda ise adımı düşük olan Boru-2 borusu adımı yüksek olan Boru-3 borusundan daha yüksek basınç düşümü oluşturmuştur.

Abstract:
Two-phase flows, with the behavior of formation of raindrops in clouds to the formation of ice water as well as a part of industrial enterprises with cooling systems, steam generators, nuclear reactors and refineries, , are seen in many areas. Heat transfer coefficient in the two phase flows is higher than the single-phase and applications that require high heat flux increased significantly in importance over time due to the presence in the industry.The effect of heat transfer enhancement on two phase flow dynamic instabilities are investigated in a horizontal tube system whose working fluid is water. The effect of subcooling rate, fluid flow rate and heat transfer enhancement devices placed into tubes are investigated conditions of constant heat power and exit restriction. Five different tube surface configurations are used.As a result of the studies, the periods and amplitudes of the density wave type oscillations were lower than those of pressure drop type oscillations. It was found that with increasing heat power minimum point of characteristic curve proceeded toward to right and increasing heat power increased the pressure drop for given value of mass flow rate in two phase region. It was also determined that with decreasing inlet fluid temperature the point in which the boiling proceeded toward to lower mass flow rate and increasing inlet fluid temperature increased the pressure drop for given value of mass flow rate in two phase region. The results showed that the highest pressure drop occurred in Tube-2 (spring pitch: 5mm) and Tube-3 (spring pitch: 10mm) with inner spring the lowest pressure drop in the Tube-1. In the tubes with interior spring, however, the Tube-2 with lower pitch performed higher pressure drop than the Tube-3 with higher pitch.