Isı Transfer Silindirlerinde Halka Akış Kanalı Geometrisinin Isıl Performansa Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi
The numerical investigation of the effect of annular flow channel geometry on thermal performance in heat transfer cylinders
Yazar: Yurtseven, Ahmet
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 23, 2021
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Compututional fluid dynamics,roller,heat transfer performance,numerical solution,degressive spiral ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği,merdane,ısı transfer performansı,sayısal çözüm,azalan spiral

Bu çalışmada bir döner halka akım alanındaki ısı transferi davranışı hesaplamalı akışkanlar dinamiği yardımıyla incelenmiştir. Çalışmaya konu olan halka akım alanı, endüstrinin farklı alanlarında yaygın olarak kullanılan ısı transfer silindirleri(merdane)’dir. Isı transfer merdanelerinde ısıtma ya da soğutma görevi, merdane yüzeyi altındaki halka kesitteki akım alanında hareket eden iş akışkanı ile sağlanır. Kanal geometrisi tarafından şartlandırılan iş akışkanının davranışı, ısı transfer merdanesinin ısıl performansı ile doğrudan ilişkilidir. Bu çalışmanın amacı, iş akışkanının hareket ettiği kanalların geometrik yapısının ısı transfer davranışına etkisinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılan ısı transfer merdanelerinin içerdiği iş akışkanı çalışma kanalı tipleri incelenmiş ve farklı tiplerde modeller belirlenerek sayısal olarak modellenmiştir. Çalışmada merdane dönüş hızı sabit tutulmuş ve üç farklı akışkan debisi incelenmiştir. Çalışma sonuçları toplam ısı transferi, roller yüzeyi sıcaklık dağılımı, üretilen malzemeden çekilen ısı miktarı ve akışkanın hidrolik basınç düşüşü yönünden incelenmiştir. Çalışma sonucunda, iş akışkanını hidrodinamik olarak şartlandıran kanal geometrilerinin ısı transfer davranışı üzerinde önemli etkisi olduğu görülmüştür. Farklı akışkan kanalı yapılarına sahip merdane modellerinin değişen çalışma şartlarındaki ısıl performansları karşılaştırmalı olarak irdelenmiş ve azalan spiralli kanallar içeren modelin uniform bir yüzey sıcaklığı eldesi yönünden fayda sağladığı görülmüştür.

In this study, heat transfer behavior in a rotating annular flow field is investigated via computational fluid dynamics. The annular flow field subject to the study is the heat transfer cylinders (rolls) widely used in different fields of industry. The heating or cooling function in heat transfer rollers is provided by the work fluid moving in the flow area in the annular section under the roller surface. The behavior of the working fluid conditioned by the channel geometry is directly related to the thermal performance of the heat transfer roller. The purpose of this study is to investigate the effect of the geometric structure of the channels through which the work fluid moves on the heat transfer behavior. For this purpose, the types of work fluid working channels included in the heat transfer rollers, which are frequently used in industrial applications, were examined and models of different types were determined and modeled numerically. In the study, the roller rotation speed was kept constant and three different fluid flow rates were examined. The results of the study were examined in terms of total heat transfer, roller surface temperature distribution, the amount of heat absorbed from the produced material and the hydraulic pressure drop of the fluid. As a result of the study, it was seen that the channel geometries that hydrodynamically condition the working fluid have a significant effect on the heat transfer behavior. The thermal performances of roller models with different fluid channel structures under varying operating conditions have been comparatively examined and it has been observed that the model with decreasing spiral channels can benefit from a uniform surface temperature.