Bir EGR soğutucusu geometrisinin değişiminin akış ve ısı transferine etkisinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of the effect of change of an EGR cooler geometry on flow and heat transfer
Yazar: ŞEYMA NUR EKMEKCİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NUREDDİN DİNLER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Modern dizel motorlardan yayılan NOx miktarını azaltan en yaygın teknoloji, Egzoz Gazı Resirkülasyon (EGR) sistemidir. EGR soğutucusu, EGR sistemindeki önemli bileşenlerden biridir. EGR soğutucuları, kabuk-boru tipi ısı değiştiricisi gibi çalışır; sıcak egzoz gazı borulardan geçirilir ve soğutucu akışkan kabuk boyunca soğutmayı sağlar. EGR soğutucusu, motor sıcaklığını düşürerek yüksek sıcaklıkta oluşan zararlı NOx gazlarının kontrol edilmesine yardımcı olur. EGR soğutucusunun performansı büyük ölçüde soğutucu borularının ve dağıtıcının tasarımına, şekline ve boyutuna bağlıdır. Boruların boyutunu ve şeklini en uygun hale getirerek EGR soğutucusunun etkinliğini artırmak mümkündür. Bu çalışmada, temel tasarımlar düz EGR soğutucusu ve bölmeli EGR soğutucusu olmak üzere beş model üzerinden akış ve ısı transfer özellikleri incelenmiştir. Üç boyutlu EGR soğutucularındaki akışkanların sıcaklık, hız ve basınç bölgeleri simüle edilmiştir. Analiz için ticari bir yazılım olan ANSYS FLUENT programı kullanılmıştır. EGR soğutucuları sayısal olarak incelenirken egzoz gazının giriş debisi değiştirilmiştir. Elde edilen verilerle farklı EGR soğutucusu tasarımlarının ve egzoz gazı giriş debilerinin EGR performansı üzerine etkisi incelenerek sayısal olarak sunulmuştur. En yüksek soğutucu etkinliği (%77,8) ve sıcaklık düşüşü (%39,8), Model 2'deki bölmeli EGR soğutucusunda egzoz gazının giriş debisi en düşük (0,005 kg/s) olduğunda elde edilmiştir.

Abstract:
The most common technology that reduces the amount of NOx emitted by modern diesel engines is the Exhaust Gas Recirculation (EGR) system. The EGR cooler is an important component of the EGR system. EGR coolers are made up like the shell-tube heat exchangers with the hot exhaust gas being passed through the tubes and the coolant brought into and taken out of the shell chamber. Since the formation of NOx gases is accelerated at high temperatures, controlling the temperature also controls the formation of harmful NOx gases. The performance of the EGR cooler is largely dependent on the design, shape and size of the cooler tubes and diffuser. It is possible to increase the effectiveness of the EGR cooler by optimizing the size and shape of the tubes. In this study, flow and heat transfer properties of five models are investigated. The temperature, velocity and pressure regions of the fluids in three-dimensional EGR coolers are simulated. In the process of analysis, commercial ANSYS FLUENT software was used. While the EGR coolers were examined numerically, the inlet flow rate of the exhaust gas was changed. The effects of different EGR cooler designs and exhaust gas inlet flow rates on EGR performance are presented numerically. The highest cooler efficiency (77.8%) and the temperature drop (39.8%) were obtained when the inlet flow rate of the exhaust gas was the lowest (0.005 kg/s) in the Model 2 EGR cooler.