Çapraz akışlı (HRV) sisteminde farklı kanatçıkların ısı ve akışın deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2013
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MANSOUR NASIRI KHALAJI
Danışman: İsak Kotcioğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yapılan bu tez çalışmasında, dikdörtgen kesitli düzgün sıralı ve kaydırılmış levha düzeninde kanal içerisine yerleştirilmiş içi borulu silindirik, altıgen ve kare kanatçıklı ve kanatçıksız (CHSF) geometriye sahip yönlendiriciler içeren HRV özelliklerinde tasarlanmış çapraz akışlı ısı değiştiricisinde akış ve ısı transferi analizi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Bu yönlendiriciler ısı değiştiricisi içerisinde alt ve üst plakalarına periyodik ve akışa dik olarak düzgün sıralı ve kaydırılmış levha düzeninde yerleştirilmiştir. Düzgün sıralı ve kaydırılmış diziler düzeninde yerleştirilmiş olan farklı yönlendiriciler kanal boyunca sistemdeki basınç düşüşü ve ısı transfer karakteristikleri farklı Reynolds sayısı aralıklarında deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneylerde her iki akışkanın birbirine karışmadığı deneysel çalışmada, sıcak akışkan olarak hava (?=1.164 kg/m3 ve Pr sayısı = 0.7), soğuk akışkan olarak su (?=999.98 kg/m3 ve Pr=2) seçilmiş ve farklı sıcaklık ve akışkan debilerinde alınarak ölçümler gerçekleştirilmiştir. Deneyler; su için sabit kütlesel akış debisi (6,9,12,15,ve 18) gr/s ve hava için hava hızı (2,3,5,7 ve 9) m/s aralıklarında yine sisteme giren sıcak havanın giriş sıcaklık değerleri (35,40,45,50 ve 55)o C ve farklı Reynolds sayısı aralıkların da (5000-25000) gerçekleştirilmiştir. Yine bu çalışmada Taguchi metodu kullanılarak HRV sistemindeki tasarım parametrelerinin optimum değerleri belirlenmeye çalışılmış ve buna göre [L25(53)] ortogonal deneysel plan seçilmiştir. Deneylerden elde edilen datalar bu çalışma için yazılmış olan MATLAB programında hesaplanarak gerekli analizler yapılmıştır. Sayısal akışkanlar dinamiği (CFD) ile ANSYS-FLUENT version 14.0 paket programı kullanılarak, nümerik çalışma, çapraz akışlı ısı değiştiricisinde akış ve ısı transfer karakteristikleri, üretilen vorteksler, enerji ve Navier-Stokes denklemleri çözülmek suretiyle analiz edilir. Isı değiştiricilerinde akış alanı üzerinde türbülans dalgalanmalarını modellemek, sıcaklık ve hız alanı ile türbülans ısı transfer karakteristiklerini simule için satandart türbülans modeli kullanılmıştır. CFD kodları kullanılarak hız, sıcaklık ve basınç profillerini elde etmek için çözümler gerçekleştirilmiştir. Her bir kanat geometrisi için ısı transfer ve basınç düşüşünün etkileri Reynolds sayısının fonksiyonu olarak Nusselt sayısı, sürtünme faktörünü (f), Colburn faktörü ( j) ve ısı transfer artış faktörünü (Nu/Nuo) veren korelasyonlar elde edilmiştir. Yine her bir ısı değiştiricisinin ısıl performans faktörü ( ) ve ısıl artış faktörleri (TEF) ile birlikte etkenlik ( ) ve tersinmezlik dağılım oranı nin çeşitli değerleri için entropi analizi yapılarak entropi üretim sayıları (N) Termodinamiğin I ve II kanununa göre analizler yapılarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürle karşılaştırılmış ve literatürle uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Burada ısı transferi ve basınç düşüşü açısından en uygun geometrik modelin, kaydırılmış levha düzeninde altıgen ve kare açılı kanat modeli olduğu belirlenmiştir.