Döner tip ısı değiştiricilerin ekonomikliğinin araştırılması
Investigation the economics of rotary type heat exchangers
Yazar: NURİ ALPAY KÜREKCİ
Danışman: DOÇ. DR. EYÜP AKARYILDIZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1999
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında, ısıtılan kapalı hacim içinde hız ve sıcaklık alanları, sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir.

Bu tez çalışmasının nümerik kısmında dört ayrı problem için sayısal çözüm yapılmıştır. Yandan ısıtılan kapalı hacim, alttan ısıtılan kapalı hacim, doğal taşınım ile aynı yönde zorlanmış taşınım ve doğal taşınımın tersi yönünde zorlanmış taşınım olmak üzere dört ayrı problem nümerik olarak çözülmüştür. Her bir problemde elde edilen nümerik sonuçlara göre, boyutsuz bileşke hız, boyutsuz yatay hız, boyutsuz dikey hız değerleri verilmiştir. Kapalı hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu yatay ve dikey hızlar sunulmuştur. Ayrıca sıcaklık haritaları çıkarılmış, yine hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu sıcaklık değişim grafikleri çizilmiştir. Nümerik çalışmaların sonunda yandan ısıtılan kapalı hacim problemi için ısı transferi korelasyonu verilmiştir. Nümerik çalışmalar için  Fluent 6.0 CFD programı kullanılmıştır.

Tez çalışmasının deneysel kısmı iki bölüme ayrılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, dört ayrı problem için deneysel hız ölçümleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar, nümerik çalışmalarda kabul edilen sınır şartlarında gerçekleştirilmiştir. Hız ölçümleri için PIV (Particle Image Velocimetry) sistemi kullanılmıştır. PIV sistemi, akım çizgilerini bozmadan ölçüm yapan ve bir düzlemdeki hız vektörlerini kısa sürede veren bir ölçüm sistemi olması nedeniyle tercih edilmiştir. Hacim içinde gerçekleşen küçük hızların ölçülmesinde PIV sisteminin güvenirliliği üzerine çalışılmış, ölçme sisteminin doğru sonuçlar verdiği gösterilmiştir. Çalışmanın bu kısmında, ölçümler sonucunda elde edilen boyutsuz bileşke hız, yatay ve dikey hızlar verilmiştir. Yine hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu yatay ve dikey hız dağılımları sunulmuştur. Çalışmanın ikinci kısmında toplam 100 adet J tipi termo-eleman ile sıcaklık ölçümü yapılmıştır. Ölçümler sonucunda dört ayrı problem için kapalı hacim içi boyutsuz sıcaklık dağılımları verilmiştir. Nümerik çalışma sonucu elde edilen sıcaklık haritalarının, deneysel olarak da incelenmesi sağlanmıştır. 

Tez çalışmasının son kısmında, nümerik ve deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Hız ve sıcaklık dağılımları için, nümerik ve deney sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca nümerik elde edilen ısı transferi korelasyonun, literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırması yapılmıştır. Korelasyonun literatürle uyumlu olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this doctorate thesis, velocity and temperature fields inside a heated closed enclosure were numerically and experimentally investigated.

In numerical part, four different problems were solved numerically. These are a sidewall heated closed enclosure, a bottom wall heated closed enclosure, natural convection with forced convection at the same direction and   natural convection with forced convection at opposite direction. For every problem, according to the numerical results obtained, dimensionless resultant velocity, dimensionless horizontal velocity, dimensionless vertical velocity values were given. For three different sections of closed enclosure, dimensional horizontal and vertical velocities were presented. Velocity and temperature maps were formed and for three different sections dimensional temperature variation charts were drawn. In addition, for sidewall heated closed enclosure problem a heat transfer correlation was given. For numerical studies CFD software Fluent 6.0 was used. 

The experimental part of the thesis has two parts. In the first part, for four different problems experimental velocity measurements were done. Experimental studies were performed at the same boundary conditions with numerical solutions. For velocity measurements PIV (Particle Image Velocimetry) system was used.  PIV system was preferred. Because it does not spoil streamlines and gives velocity vectors in a short time. It was investigated if PIV measurements of small velocities happened in the enclosure are reliable and it is indicated that measurements of the system were true. In this part of the study, dimensionless resultant velocity, dimensionless horizontal velocity, dimensionless vertical velocity values obtained from measurements were given. For three different sections of the enclosure dimensional horizontal and vertical velocity distributions were presented. In the second part, using totally 100 J type thermocouples temperature measurements were done. After measurements, for four different problems dimensionless temperature distributions within heated closed enclosure were given. And temperature maps obtained from numerical solutions were verified experimentally. 

In the last part of the thesis, numerical and experimental results were compared. For velocity and temperature distributions numerical and experimental results are in agreement. In addition, numerically obtained heat transfer correlation was compared to similar studies in literature and seen that it agrees with the literature.