Dairesel kanatlı-boru demetlerinde hava tarafı ısı geçişi ve akış özelliklerinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of air-side heat transfer and flow characteristics in circular finned tube banks
Yazar: EREN FİKRET KURTOĞLU
Danışman: PROF. DR. NECDET ÖZBALTA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, deneysel çalışmalar için L-ayaklı spiral şekilli dairesel kanatlı borulu ısı değiştiricisi kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda, su ve hava akışkanları kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar, 45⁰C, 50⁰C, 55⁰C, 60⁰C ve 65⁰C olmak üzere 5 farklı su giriş sıcaklığında ve 3,3 m/s; 4,7 m/s; 6,1 m/s ve 7,6 m/s gibi 4 farklı hava hızında gerçekleştirilmiştir. Deney süresince su akışkanının debisi sabittir ve hava tarafı Reynolds sayısı değeri 7900 ila 18500 arasındadır. Deney sonrasında yapılan ısıl hesaplamalarda ɛ-NTU yöntemi kullanılmıştır. Deney sonucunda yapılan hesaplamalara göre Colburn faktörü 0,0025 ila 0,005 aralığında, sürtünme faktörü 0,0166 ila 0,0238 aralığında, yüzey akış alanı iyilik faktörü ise 0,1479 ila 0,2033 aralığında, iç hacim iyilik faktörü ise 6318,098 ila 9207,493 aralığında değişmiştir. Elde edilen Colburn ve sürtünme faktörü değerleriyle MATLAB'da eğri uydurularak bu faktörlerle ilgili yeni denklemler türetilmiştir. Deneysel verilerle elde edilen ve eğri uydurma yoluyla elde edilen denklemlerle hesaplanan Colburn faktörleri arasında yüzdesel fark en fazla %13 iken, sürtünme faktörü için yüzdesel fark en fazla %6'dır. Son olarak, deneysel sonuçlarla ve MATLAB'da türetilen denklemlerle elde edilen Colburn ve sürtünme faktörü değerleri, önceki çalışmalarda verilen denklemlerle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Önceki çalışmalarda verilen denklemlerle ve deneysel sonuçlarla hesaplanan Colburn ve sürtünme faktörleri için karşılaştırma yaparsak, Colburn faktörü için yüzdesel fark %0,1071 ila %1,5625, sürtünme faktörü için %0,1345 ila %0,5585 aralığındadır.
        Anahtar Sözcükler: Isı değiştiricisi, L-ayaklı spiral şekilli dairesel kanatlı boru, ısı geçişi, hava tarafı ısı taşınım katsayısı, Colburn faktörü, sürtünme faktörü.

Abstract:
In this thesis, the L-footed spiral type circular finned tube heat exchanger was used for the experimental studies. Experimental studies were carried out using water and air. Experimental studies were carried out at 5 different water inlet temperatures of 45⁰C, 50⁰C, 55⁰C, 60⁰C, 65⁰C and 4 different air velocity inlet 3,3 m/s; 4,7 m/s; 6,1 m/s; 7,6 m/s. During the test, the volumetric flow rate of the water is constant and the Reynolds number on the air-side is between 7900 and 18500.  In the thermal calculations after the experiment, ɛ-NTU method was used. According to experimental calculations, Colburn factor is in the range from 0,0025 to 0,005. Friction factor is in the range from 0,0166 to 0,0238. Surface flow area goodness factor is in the range from 0,1479 to 0,2033. Core volume goodness factor is in the range from 6318,098 to 9207,493. MATLAB curve was fitted and new equations related to these results were derived. Percentage difference between Colburn factors obtained by experimental data and calculated with equations obtained by curve fitting is maximum %13 and percentage difference for friction factor is maximum %6. Finally, the Colburn and friction factor results obtained with the experimental results and the equations which derived from MATLAB were compared with the results which obtained with the equations given in literature. If we compare the Colburn and friction factors which calculated with the equations given in the literature research and calculated with experimental results, Colburn factor's percentage difference is in the range from %0,1071 to %1,5625 and friction factor's percentage difference is in the range from %0,1345 to %0,5585.
         Keywords: Heat exchanger, L-footed spiral type circular finned tube, heat transfer, air-side heat transfer coefficient, Colburn factor, friction factor.