Gövde borulu ısı değiştiricinin teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of shell and tube heat exchanger
Yazar: GAMZE YAKUT
Danışman: Y.DOÇ.DR. ARZU ŞENCAN
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 ; Isı geçişi = Heat transfer ; Isı iletimi = Heat conduction

Özet:
Bu çalışmada, genel anlamda ısı değiştiricilerinin boyutlandırma parametrelerinihesaplayarak, tasarımına olanak sağlayan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir.Daha sonra, çalışmanın deneysel bir düzeneği kurulmuştur. Deneylerden elde edilenveriler ile bilgisayar sonuçları karşılaştırılarak hesaplamanın doğruluğu vehassasiyeti test edilmiştir.Yukarıda amaçlanan hedefler doğrultusunda öncelikle ısı değiştiricilerinin tanımı,sınıflandırılmaları, çalışma şekilleri ve kullanım alanları belirtilmiştir. Bu kapsamdagövde borulu ısı değiştiricilerinin sanayi ve teknolojideki önemi vurgulanmıştır.Ayrıca, bu tip ısı değiştiricilerinin boyutlandırılmasına özgü parametrelerinbelirlenmesindeki zorluklar vurgulanmıştır. Dolayısıyla optimum boyutlarıntespitindeki güçlükleri gidermeye yönelik, C# bilgisayar programlama diliyle hemgörsel hem de kullanım kolaylığı ile tüm seçeneklere ait değişkenleri dikkate alarakçok hassas çözüm üreten bir program hazırlanmıştır. Amaç, bilgisayardaprogramlama yoluyla ısı değiştiricilerinin ısıl hesaplarının yapılması ve ısı transferyüzeyi ile boru adetlerinin belirlenmesi yardımıyla boyutlandırılmasınınsağlanmasıdır.Programın ilk bölümünde üniversal bir çözüme ulaşmak amacıyla çoktan seçmeli formile farklı tip ısı değişicilerinin tanımına olanak sağlanmıştır. Özellikle de matematikselmodeli incelenmiş olan gövde boru tipi ısı değiştiricisiyle ilgili parametreleriiçermektedir. Akışkanların giriş-çıkış sıcaklık değerleri, kütlesel debileri, seçilecekolan boruların iç ve dış çapları programa veri olarak girilerek yapılan hesaplamalarsonucunda ısı değiştiricisi boyutları bulunmaktadır. Çözümler literatürde verilendeğerlerle deneysel bir modeli oluşturulan ısı değiştiricisinin optimum boyutlarıylatutarlı bir yaklaşıklık gözlemlenmiştir.Ayrıca hazırlanan programda, akışkanın fiziksel özelliklerinin sıcaklığa bağlı olarakhassas bir şekilde hesaplanacak yazılımlar eklenmiştir. Bu özellikler gerekli olanyerlerde program tarafından kullanılmıştır. Su için sıcaklık değerlerine bağlı olarakivyoğunluk, ısı iletim katsayısı, Prandtl sayısı, özgül ısı ve dinamik viskozite gibideğerler bulunmuştur. Kullanılan tüm bağıntılar, ilgili literatürlerde verilen amprikifadelerdir.Yapılan çalışma, bu alanda yapılacak deneysel ve teknolojik uygulamalar ile teorikçalışmalara çok önemli katkılar sağlayacaktır.Anahtar Kelimeler: Gövde borulu ısı değiştiricileri, Sıvıdan-sıvıya ısıdeğiştiricileri, ısı değiştiricilerin tasarımı.

Abstract:
In this study, computer program was written by using needed parameters in order tocalculate heat transfer surface area of heat exchanger. Then, experimental mechanismof study was constructed. Experimental values were compared with theoreticalvalues. Sensitivity and truth of theoretical calculations was tested.Using areas, classification, definition of heat exchangers were determined. Importantin the industry and technology of the shell and tube type heat exchangers wasemphasized. In addition, difficulties were emphasized relating to determining ofsurface area parameters of this type heat exchangers in order to determine optimumdimensions, computer program written in C# was used. The heat transfer surface,tube numbers etc. with this computer program were carried out.The optional form was prepared in order to reach a universal solution in the firssection of program. Therefore, this program for design of different type heatexchangers can be used. This program includes parameters relating to shell and tubeheat exchanger which is investigated mathematical model. Heat exchangerdimensions are carried out by giving inlet and outlet temperatures, mass flow rates,outside and inside diameters of tubes to program. Obtained results from this studyagree with results of experimental model and literature.In addition, software was added for calculating depending on temperature of physicalproperties of fluids. These properties were used by program in the required sections.Density, heat conduction coefficient, Prandtl number, specific heat capacity, dynamicviscosity, etc., were obtained depending on temperature values for water. Used allequations is empirical expressions in the related literature.viThis study will provide very important attributions to experimental, theoretical andtechnological applications for this area.Key Words: Shell and Tube Heat Exchangers, Liquid to Liquid Heat Exchangers.