Borulardaki akışta ısı transferinin artırılması amacıyla spiral tel kullanımının deneysel incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada borulardaki akışta ısı transferinin artırılması amacıyla boruiçerisinde spiral tel kullanımı deneysel olarak incelenmiştir. İlk olarakborulardaki akışta ısı transferinin artırılması amacıyla spiral tel kullanımında 5farklı adım aralığı ve 3 farklı tel çapı incelenmiştir. Deneyler Re sayısının 500 ile14000 aralığında yapılmıştır. İkinci olarak, düzlemsel güneş kollektörlerinde ısıtransferinin artırılması amacıyla, çalışmanın ilk kısmındaki deneyimlerden dahauygun olduğu görülen spiral tel konfigürasyonunun kollektör verimine vebasınç düşümüne etkisi incelenmiştir. Borularda yapılan deneysel çalışmada,boru içine uygulanan spiral tellerin ısı transferini artırmakla birlikte önemliölçüde basınç düşümüne de neden olduğu görülmüştür. Isı transferindeki artışlabasınç düşümündeki artışın birlikte değerlendirildiği iyileşme oranıdeğerlendirme kriteri olarak kullanılmıştır. En iyi iyileşme oranı; Ø0.8 mm veØ1.2 mm'lik Wire coil için 10 ve 15mm adım aralıklarının, Ø1.34 mm doublespiral wire coil için de 5 ile 10 mm adım aralıklarında gözlenmiştir.Düzlemsel güneş kollektöründe, kollektör boruları içerisine yerleştirilen 10 mmadım aralığındaki Ø0.8 ve Ø1.2 tel çapı spiral tel sargılar ve yine 10 mm adımaralığındaki Ø1.34 mm tel çapındaki çift spiral tel sargının, kollektör verimineetkisi ayrı ayrı deneysel olarak çalışılmıştır. Deneyler atölye ortamında güneşsimülatöründe gerçekleştirilmiştir. Kollektördeki akışkanın kütlesel debisininkollektör verimine etkisi de incelenmiştir. Bu amaçla kollektördeki akışkandebisi hem standartta belirtilen birim kollektör alanı için alınması gerekenakışkan debisi, hem de gerekli akışkanın 1.5 katı ve 2.25 katı ile deneyleryapılmıştır. Akışkan debisinin artmasıyla kollektör verimindeki artışın yanındakollektördeki basınç düşümünü da arttığı görülmüştür. Çalışma sonuçlarınınkollektör üreticileri için yararlı olacağı düşünülmektedir.

In this study, the use of wire coil in the pipe has been investigatedexperimentally in order to increase the heat transfer in the flow in the pipes.Firstly, 5 different pitch range and 3 different wire diameters were investigatedin the use of wire coil to increase heat transfer in the pipes. Experiments werecarried out with the Re number range of 500 to 14000. Secondly, in order toincrease the heat transfer in flat plate solar collectors, the effect of wire coilconfiguration, which is found to be more suitable according to the experimentresults in the first part of the study, to collector efficiency and pressure drop isinvestigated. In the experimental study, it was seen that the wire coils appliedinside the pipe increased the heat transfer but also caused a significant pressuredrop. The improvement rate in which the increase in heat transfer and pressuredrop evaluated together was used as evaluation criteria. The best rates areobserved at 10mm and 15mm pitch range for Ø0.8mm and Ø1.2mm wire coil,and for Ø1.34mm double spiral wire coil it is between at 5mm and 10mm pitchrange.In the flat plate solar collector, effects of the implanted wire coils withdiameters of Ø0.8 and Ø1.2 and with a pitch range of 10 mm and Ø1.34 mmdouble spiral wire coil with a pitch range of 10 mm on the collector efficiencywere separately investigated. The experiments were carried out in a solarsimulator in the indoor conditions. The effect of the mass flow rate of fluid onthe collector efficiency was also investigated. For this purpose, the change incollector efficiency was observed for the standard fluid flow rate of 0.02 kg/sm2and for the standard flow rate times 1.5 and 2.25. It was observed that thecollector efficiency increased with the increase of fluid flow rate. It is thoughtthat the results of the study will be useful for collector manufacturers.