Yatay iki parallel levha arasındaki doğal konveksiyon ile ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi

Abstract

YATAY İKİ PARALEL LEVHA ARASINDAKİ DOĞAL KONVEKSİYON İLE ISI TRANSFERİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ (Yüksek Lisans Tezi) Hakan KANLI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ŞUBAT 2000 ÖZET Bu çalışmada, yatay konumda bulunan iki paralel levha arasındaki doğal konveksiyon ile ısı transferi sayısal olarak incelenmiştir. Alt levha izotermal olarak ısıtılmış, üst levha tamamen yalıtılmıştır. Problemi tanımlayan sürekli şartlardaki üç boyutlu temel denklemler, kütlenin korunumu, momentum ve enerji denklemleri uygun şuur şartlan kullanılarak PHOENICS sayısal akışkanlar dinamiği (SAD) programı ile çözülmüştür. Levhalar arası uzaklık, levha yüzeyi ile ortam sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı ve levha uzunluğu değiştirilmiş, herbirinin etkisi ayrı ayrı parametrik olarak incelenmiştir. Çalışmada akışkan olarak hava alınmıştır ve levhalar arası uzaklığa göre tanımlanan Rayleigh sayısı, 3 ile 7xl09 arasında değiştirilmiştir. Sonuçlar, ilgili boyutsuz sayılar ve levhalara dik yönde ve paralel yönde olmak üzere hız vektörleri ve sıcaklık konturlan ile gösterilmiştir. Farklı levhalar arası uzaklıklar için sıcaklık ve hız profilleri de çizilmiştir. Sonuçlardan levhalar arası uzaklığın artmasıyla doğal konveksiyon ile ısı transferinin de arttığı gözlenmiştir. Bu artış kendisini Nusselt sayısının logaritmik eksene göre doğrusal olarak artmasıyla göstermektedir. Isı transferinin kondüksiyondan konveksiyona geçtiği levha uzaklığı yaklaşık 8-10mm bulunmştur.Literatürdeki benzer çalışmalar ile yapılan karşılaştırmalar, sonuçların literatürle uyum içinde olduğunu göstermektedir. Bilim Kodu Anahtar Kelimeler Sayfa Adedi Tez Yöneticisi 625.25.00 Isı transferi, doğal konveksiyon, yatay paralel levhalar 183 Doç. Dr. Şenol BAŞKAYA

Ill NUMERICAL ANALYSIS OF NATURAL CONVECTION HEAT TRANSFER BETWEEN TWO HORIZONTAL PARALEL PLATES (M.Sc. Thesis) Hakan KANLI GAZI UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY FEBRUARY 2000 ABSTRACT In this study, the natural convection heat transfer between two horizontal parallel plates was investigated numerically. The lower plate is isothermally heated and the upper one is fully insulated. The steady state, three dimensional governing equations of mass, momentum and energy were solved using adequate boundary conditions by means of the computational fluid dynamics code (CFD) PHOENICS. Distance between the plates, the difference between temperatures of the surface of the heated plate and the ambient air and plate length were varied, and the effects of each of these were examined separately in a parametric study. The fluid utilized in the analysis was air, and the Rayleigh number, defined according to the distance between the plates, was varied between 3 and 7xl09. Results are presented using relevant dimensionless numbers and velocity vectors and temperature contours, drawn in parallel and perpendicular directions to the plates. Velocity and temperature profiles for different distances between the plates are also drawn. From the results it can be seen that with an increase of the plate distance, heat transfer by natural convection also increases. This increase can also be seen in the linear increase of the Nusselt number according to a logarithmic scale. The approximate plate distance where the heat transfer mechanism changes from conduction to convection is found to be between 8 and 10mm. ComparisonsIV made with similar investigations from the literature, show that the results are in agreement with the literature. Science Code Key Words Page numbers: Adviser 625.25.00 Heat transfer, natural convection, horizontal paralel plates 183 Doç. Dr. Şenol BAŞKAYA