Yatay borularda iki fazlı akış tabakalaşmasının ve kritik ısı akısınındeneysel incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HASAN GÜVEN
Danışman: Orhan Yıldırım
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Yatay boruda ve suyun iş yapan akışkan olarak kullanıldığı zorlanmış konveksiyonlu kaynamalı deney düzeneği kullanılarak, farklı ısıl güç ve kütlesel debi koşulları altında boş borunun termal karakteristiği analiz edilmektedir. Yöntem: Çalışmada, iç çapı 13.5 mm olan düz bir yatay boru kullanılarak, değişken ısıl güç (Q) ve kütlesel debi (m ̇) altında akış rejimleri ve kararsızlık etkileri incelenmiştir. Deneyler, sabit debide, sıvının tek fazlı halden iki fazlı kaynama bölgesine geçişini kapsayacak şekilde yürütülmüş, bu süreçte tek fazlı sıvı, geçiş ve iki fazlı buhar bölgeleri titizlikle tespit edilmiştir. Sistemin en kritik dinamiği olan basınç düşümü tipi osilasyonları (BDO) tetiklemek için girişte sıkıştırılabilir hacim (dengeleyici tank) kullanılmış ve bu osilasyonların etkileri araştırılmıştır. Yatay boru geometrisinden kaynaklanan ve burn-out riskine yol açan katmanlaşma olgusu, alt ve üst cidar sıcaklıklarının ölçülerek termal güvenlik sınırları açısından analiz edilmiştir. Sonuç olarak bu kapsamlı ölçümlerle, akışkanın faz geçişi sırasındaki hidrodinamik sınırları ve termal performansı netleştirilmiştir. Bulgular: Çalışmada elde edilen bulgulara göre, yüksek kütlesel debilerde sıcaklık profilleri daha düzenli ve lineer bir artış göstermiş, sistem genel olarak kararlı bir yapı sergilemiştir. Buna karşın, düşük debilerde cidar sıcaklıklarında ani sıçramalar ve düzensiz basınç değişimleri gözlemlenmiş, bu da buharlaşma sürecinin başladığını ve iki fazlı akışa geçişin gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Debinin azalmasıyla birlikte akışkanın boruda daha uzun süre kalması, daha fazla ısı emmesine ve buna bağlı olarak termal kararsızlıkların ortaya çıkmasına neden olmuştur. Sonuç olarak, debi düzeyine bağlı olarak sistemin ısı transferi ve akış davranışı önemli ölçüde değişmiş, düşük debilerde mühendislik açısından dikkat gerektiren karmaşık geçiş profilleri meydana gelmiştir. Sonuçlar: Bu çalışma, yatay bir boru içerisinden sabit ısı girdisiyle geçen akışkanın farklı kütlesel debilerdeki davranışlarını incelemiştir. Yüksek debilerde (92–100 g/s) sıcaklık artışı düzenli ve lineer olup sistem kararlı kalırken; düşük debilerde (40–44 g/s) cidar sıcaklıklarında ani sıçramalar ve basınç dalgalanmaları gözlenmiş, buharlaşma ve iki fazlı akışa geçiş belirtileri ortaya çıkmıştır. Debi azaldıkça buharlaşma eğilimi artmış, sistem daha karmaşık ve kararsız bir hal almıştır. Sonuçlar, ısı değiştirici tasarımında debinin kritik bir parametre olduğunu göstermektedir.