Su buharı, R134a, R600a ve R1234yf’nin eşsıcaklıklı düzlemsel düşey bir yüzeydeki film yoğuşmasının teorik analizi
Su buharı, R134a, R600a ve R1234yf’nin eşsıcaklıklı düzlemsel düşey bir yüzeydeki film yoğuşmasının teorik analizi
Yazar: Bilen, Kemal; Erdoğan, İsmail
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 3, 2024
Anahtar kelimeler: Mechanical Engineering (Other) ; Makine Mühendisliği (Diğer) ; Film tipi yoğuşma,Su buharı,Soğutucu akışkan,Eşsıcaklıklı düşey levha,Isı taşınım katsayısı

Bu teorik çalışmada; bir faz değişimi olan ve ısıl sistemlerde sıklıkla karşılaşılan yoğuşma incelenmiştir. Çalışmada; su, R134a, R600a ve R1234yf akışkanlarının durgun ve saf buharlarının, eşsıcaklıklı düzlemsel düşey bir yüzey üzerinde laminer, dalgalı laminer ve türbülanslı film yoğuşması ayrı ayrı analiz edilmiştir. Film yoğuşmanın, hem hidrodinamik hem de ısıl bakımdan incelendiği bu çalışmada; sıvı filmi kalınlığının, birim zamanda birim genişlikte yoğuşan buhar miktarının ve yerel ısı taşınım katsayısının düşey doğrultu boyunca değişimi elde edilmiştir. Çalışmada; 42, 45, 50 ve 55 °C doyma sıcaklıkları esas alınmış olup, akışkan çeşidinden kaynaklanan doyma basıncı farklılıkları dikkate alınmamıştır. Böylece, hem doyma sıcaklığının hem de aynı doyma sıcaklığında cereyan eden film tipi yoğuşmada akışkan çeşidinin, yukarıdaki parametrelere etkisi belirlenmiştir. Çalışmada ayrıca, Nusselt çözümlemesine ilaveten; sıvı filmi içerisindeki sıcaklık dağılımının doğrusal olduğu kabulü ile elde edilen düzeltilmiş buharlaşma gizli ısısının ve Rohsenow tarafından önerilen düzeltilmiş buharlaşma gizli ısısının yukarıdaki parametrelere etkisi de belirlenmiştir. Buna göre; doyma basıncı bakımından su, diğer akışkanlara göre üstünlüğe sahip olup R134a ile R1234yf, tüm parametreler bakımından oldukça benzer davranışlar göstermiştir. Yerel ısı taşınım katsayısı bakımından yine su önemli bir üstünlüğe sahipken, soğutucu akışkanlar benzer tavırlar sergilemiştir. Son olarak; tüm parametreler bakımından, Nusselt çözümlemesi ile düzeltilmiş buharlaşma gizli ısısının kullanıldığı çözümlemeler arasında önemli bir fark olmadığı tespit edilmiştir.

Bu teorik çalışmada; bir faz değişimi olan ve ısıl sistemlerde sıklıkla karşılaşılan yoğuşma incelenmiştir. Çalışmada; su, R134a, R600a ve R1234yf akışkanlarının durgun ve saf buharlarının, eşsıcaklıklı düzlemsel düşey bir yüzey üzerinde laminer, dalgalı laminer ve türbülanslı film yoğuşması ayrı ayrı analiz edilmiştir. Film yoğuşmanın, hem hidrodinamik hem de ısıl bakımdan incelendiği bu çalışmada; sıvı filmi kalınlığının, birim zamanda birim genişlikte yoğuşan buhar miktarının ve yerel ısı taşınım katsayısının düşey doğrultu boyunca değişimi elde edilmiştir. Çalışmada; 42, 45, 50 ve 55 °C doyma sıcaklıkları esas alınmış olup, akışkan çeşidinden kaynaklanan doyma basıncı farklılıkları dikkate alınmamıştır. Böylece, hem doyma sıcaklığının hem de aynı doyma sıcaklığında cereyan eden film tipi yoğuşmada akışkan çeşidinin, yukarıdaki parametrelere etkisi belirlenmiştir. Çalışmada ayrıca, Nusselt çözümlemesine ilaveten; sıvı filmi içerisindeki sıcaklık dağılımının doğrusal olduğu kabulü ile elde edilen düzeltilmiş buharlaşma gizli ısısının ve Rohsenow tarafından önerilen düzeltilmiş buharlaşma gizli ısısının yukarıdaki parametrelere etkisi de belirlenmiştir. Buna göre; doyma basıncı bakımından su, diğer akışkanlara göre üstünlüğe sahip olup R134a ile R1234yf, tüm parametreler bakımından oldukça benzer davranışlar göstermiştir. Yerel ısı taşınım katsayısı bakımından yine su önemli bir üstünlüğe sahipken, soğutucu akışkanlar benzer tavırlar sergilemiştir. Son olarak; tüm parametreler bakımından, Nusselt çözümlemesi ile düzeltilmiş buharlaşma gizli ısısının kullanıldığı çözümlemeler arasında önemli bir fark olmadığı tespit edilmiştir.