İki boru arasındaki non-Newtonyen akışkan akışında değişik viskozite modelleri için etropi üretiminin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, iç içe geçmiş iki boru arasında non-Newtonyen akışkan akışı, ısı transferi ve entropi üretimi incelenmiştir. Silindirik koordinatlarda üçüncü derece akışkanlara ait momentum ve enerji denklemleri çıkartılmıştır. Silindirik koordinatlar için elde edilen genel hareket denklemlerinden faydalanılarak boru içerisindeki tek boyutlu akım için momentum ve enerji denklemleri elde edilmiştir. Bulunan bu denklemler için iki boru arasındaki akışı ifade eden sınır şartları belirlenmiştir. Elde edilen denklemler ve sınır şartları, belli şartlar altında çözümlerin genel olabilmesi için boyutsuz hale getirilmiştir. Sonuçta silindirik koordinatlarda tek boyutlu akışı ifade eden adi diferansiyel denklemler sistemi elde edilmiştir. Bu denklem sistemlerinin yaklaşık analitik çözümleri araştırılmıştır. Denklemlerin çözümü için perturbasyon metodu (bir tür seri açılım metodu) olan yaya açılımı (pedestrian) yöntemi kullanılmıştır. Çözümlerde viskozitenin sıcaklığa bağlı olarak değiştiği kabul edilmiştir. Bu denklemlerin analitik çözümleri Reynold viskozite modeli ve Vogel viskozite modelleri kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen çözümler kullanılarak entropi analizi yapılmıştır. Entropi analizi iki kısımda incelenmiştir. Bunlardan birincisi sürtünmeden dolayı oluşan entropi üretimi diğeri ise ısı transferi neticesinde oluşan entropi üretimidir. Özellikle entropi üretiminde Newtonyen akışkanlar ile non-Newtonyen akışkanlar arasındaki fark grafiklerle açıkça gösterilmiştir.

In this study, non-Newtonian fluid flow in annular pipe, heat transfer and entropy generation have been investigated. Momentum and energy equations that belong to third grade fluids for cylindrical coordinate are derived. By using the general equations gained for cylindrical coordinate, momentum and energy equations for one dimension flow in pipe have been derived. For the derived equations the boundary conditions explaining flow in annular pipe are determined. These equations and boundary conditions have been made dimensionless to be able to generalize the results. Finally, ordinary differential equations systems that refer the one dimension flow in cylindrical coordinate are obtained. The approximate analytical solutions of these equations are investigated. Perturbation method, a pedestrian approach, is used in solving the equations. It is assumed that viscosity is changed according to the heat. The equations? analytical solutions are done by Reynold and Vogel viscosity models. Entropy analysis is used in two stages. The first stage consists of production of entropy caused by friction, and the second stage consists of production of entropy caused by heat transfer. The differences between entropy generation in Newtonian fluids and non-Newtonian fluids are shown with graphics.