Çarpan jetlerde ısı-kütle transferi analizi

Abstract

Isı transfer katsayısının tespitinin zor olduğu durumlarda, bilhassa cidar-iletim hatalarının önüne geçmek amacıyla, ölçüm için yüksek teknolojilerin kullanılması gerekebilmektedir. Bu durum ölçüm maliyetlerini çok yükseğe çıkarmaktadır. Fakat özellikle son yıllarda ısı transfer katsayısı tespiti için farklı yöntemler uygulanmaktadır. Bu tez çalışmasında da, endüstriyel pek çok alanda kullanılan ve yüksek ısı ve kütle transferi kabiliyetine sahip olan çarpan jetlerde, son yıllarda geliştirilen yöntemlerden biri olan ve kütle transfer tekniğini esas alan naftalin süblimleşme tekniği kullanılmıştır.Naftalin kendisine ait özel kokusu olan, parlak kristal yapılı beyaz renkli bir bileşiktir. Organik yapıdadır ve organik kimyanın aromatik bileşikler sınıfına girer. Süblimleşme özelliği olan naftalinin sıvı formu bulunmamaktadır ve naftalin süblimleşme tekniği doğru ölçümler elde etmemizi sağlar. Fakat yöntemin doğru sonuçlar vermesi için katı naftalinin yoğunluğu, doymuş buhar yoğunluğu/basıncı ve havadaki kütle difüzyon katsayısı/Schmdit sayısının doğru tespit edilmesi gerekmektedir.Bu tez çalışması için oluşturulan deney düzeneği, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü Akışkanlar Mekaniği laboratuvarında kurulmuş olup, bir sehpa üzerine yerleştirilmiş hassas bir terazinin üzerinde yer alan naftalin tabletleri ve ona çarptırılan ısıtılmış hava jetinden oluşmaktadır.Yapılan çalışmalar neticesinde, kütle kaybı ölçümü için deneyden önce ve sonra tartımı yapılan numunelere ait kütle farkları ve bu esnada geçen süre göz önüne alınarak hesaplanılan süblimleşme miktarlarının ardından görülmüştür ki, jet çıkış sıcaklığının değişimi arttıkça kütle transferi de ısı transferi de aynı oranda artmıştır. Reynolds sayısının artımı ise hem kütle transferini hem de ısı transferini arttırıcı yönde etki etmiştir.

In cases where the heat transfer coefficient is difficult to detect, it may be necessary to use high technologies for measurement, especially to avoid wall-conduction errors. This increases the measurement costs very high. However, in recent years, different methods have been applied for heat transfer coefficient determination. In this thesis, the use of naphthalene sublimation technique which is one of the methods developed in recent years and which is based on mass transfer technique has been used in multiplier jets which are used in many industrial fields and have high heat and mass transfer capability. Naphthalene is a white compound with a bright crystal structure with a special smell. It is organic and belongs to the class of aromatic compounds of organic chemistry. There is no liquid form of naphthalene with sublimation, and the technique of naphthalene sublimation allows us to obtain accurate measurements. However, in order for the method to give accurate results, the density of the solid naphthalene, the saturated vapor density / pressure and the mass diffusion coefficient in the air/ Schmdit number must be determined accurately. The experimental set-up for this thesis consists of naphthalene tablets placed on a tripod and a heated air jet which is impinging to naphthalene at the Fırat University Engineering Faculty Mechanical Engineering Department Fluid Mechanics Laboratory. As a result of the studies carried out, the mass differences of the samples weighed before and after the test for the mass loss measurement and the sublimation quantities calculated by taking into consideration the time passed, the increase in the jet outlet temperature increased the mass transfer and heat transfer increased at the same rate. The increase of Reynolds number has a positive effect on both mass transfer and heat transfer.