Experimental and numerical investigations on compact plate heat exchanger

Abstract

Bu tezin amacı, chevron tipi plakalı ısı eşanjörleri içindeki akış olaylarını anlamaktır.Bu hedefe ulaşmak için çeşitli görselleştirme deneyleri tasarlandı ve uygulandı. Ayrıcatürbülans modeli olarak Large eddy simülasyonu kullanan sayısal simülasyonlar yapılmıştır. Bu simülasyonlar görselleştirme deneyleri ve basınç düşüm deneyleriyle doğrulanmıştır. Akış görselleştirme sonuçları, sarmal veya çapraz akış yapısı yerine, CPHE kanal içinde iki yapının bir kombinasyonunun bulunduğunu göstermiştir. Görsel deneyler LES sonuçları doğrulandı. LES, sürtünme faktörünü maksimum yüzde 5 hatayla tahmin etti. Karışım üzerine yapılan çalışma, kanal boyunca asimetrik bir karışım olduğunu kanıtladı. Kanal içerisindeki akışın bir rejimden diğerine geçişini anlamak amacıyla daha önce belirlenen noktalardaki mutlak hızların güç spectrum grafiği belirtilmiştir. Bunun dışında sonuçlar turbulent intensity'nin Re = 265 ve Re= 275 arasında dikkate değer bir sıçrama yaptığını gösteriyor ve sıçramanın olduğu bu aralıkta rejimler arası geçiş gerçekleşmiş gibi gözüküyor.

The objective of this thesis was to understand flow phenomena inside chevron typeplate heat exchangers. To reach this goal, several visualization experiments designedand conducted. Also Large eddy flow simulations were made. This simulations validatedwith visualization experiments and pressure drop experiments. The flow visualizationresults showed that rather than helical or cross flow structure, a combinationof two structures exists inside the CPHE channel geometry. Visualization and pressuredrop experiments validated the LES results. LES estimated the friction factorwith maximum 5 percent error. Mixing study proved there is asymmetric mixingthrough the channel. To understand transition inside the channel a power spectrumof velocity magnitude of specified points was reported and results showed that betweenRe = 265 and Re = 275 there is a significant raise at turbulent intensity whereseems the transition takes place.