Pişirme fırını yalıtımında yeni bir yaklaşım çok katmanlı parlak yüzeyli duvar

Abstract

Dünyada enerjinin daha verimli kullanılması ve fırın üreticilerinin pazarda kendilerine yer bulabilmeleri açısından, yüksek enerji verimine sahip fırınlar üzerindeki çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır. Bu çalışmada, ev tipi elektrikli fırınlarda enerji tüketimini azaltmak için klasik olarak kullanılan yöntemlere alternatif olabilecek bir yaklaşım geliştirilmiştir. Literatür ve patent araştırması yapılarak fırınlar hakkında bilgi toplanıp, klasik yöntemlerin fırın izolasyonuna etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmaya geçilmeden hem deney sayısını azaltmak hem de deney maliyetlerini en aza indirebilmek adına önce sayısal analiz çalışmaları yapılmıştır. Sayısal analiz için sonlu hacimler yöntemi esasına dayanan ticari bir kod olan Ansys-Fluent paket programı kullanılmıştır. Sayısal analizlerde toplam duvar kalınlığı ve yüksekliği sabit tutularak, plaka sayısı ve buna bağlı olarak değişen ara mesafeye göre analizler gerçekleştirilmiştir. Beş plaka ve daha fazlası ile yapılan parlak yüzeyli çok katmanlı duvar yapısının, ev tipi fırın yalıtımında yaygın olarak kullanılan taş yünü izolasyonundan %15 daha iyi olabileceği gösterilmiştir. Analiz sonuçları doğrultusunda elektrikli ev tipi fırın yalıtımında kullanılabilecek en optimum plaka sayısı olarak beş plakalı duvar yapısı belirlenmiştir. Beş plakalı fırın için deney seti kurulup, deneyler gerçekleştirilmiştir. Her deney yaklaşık üç saat sürmüş olup sayısal analizde ki gibi fırın merkezinde sabit sıcaklık yakalanmıştır. Beş plakalı fırında, her plaka için sıcaklık ölçümleri yapılıp tükettiği enerji fırının ısı kaybı olarak alınmıştır. Deneyde elde edilen sıcaklık dağılımı ve ısı kaybı sonuçları ile sayısal analizdeki sonuçlar karşılaştırılmıştır. Isı kaybı sonuçları arasındaki bağıl hata %6 olup kabul edilebilir seviyede olmuştur. Bu tez çalışması sonuçlarına göre beş plakalı duvar yapısı orta sıcaklıktaki mahallerin yalıtılmasında kullanılabilir.

In order to use energy more efficiently in the world and to help furnace manufacturers attain a place in the market, studies on high energy efficient furnaces are increasing day by day. In this study, an alternative approach has been developed to reduce energy consumption in household electric furnaces.Firstly, literature and patent research have been done and information has been collected about the furnaces and the effect of classical methods on the isolation of furnaces has been examined.Before the experimental study was started, numerical analysis studies were carried out in order to decrease the number of experiments and to minimize the costs of the experiment. Ansys-Fluent, a commercial code based on the finite element method, was used for numerical analysis. In the numerical analysis, total wall thickness and wall height were kept constant and the number of plates and the distance between the plates were taken into consideration. It has been shown that the glossy surface multilayer wall structure made with five plates and more may be 15% better than the common stone wool insulation used in household furnace insulation. In accordance with the results of the analysis, the five-plate wall structure was determined as the optimum number of plates that can be used in the insulation of the electrical household oven. Experiment set was established for the five-plate oven and the experiments were carried out. Each experiment lasted for about three hours and constant temperature was obtained in the furnace center as in the numerical analysis. Temperature measurements were made for each plate in the five-plate oven and the energy consumed was taken as the heat loss of the oven. The temperature distribution and heat loss results obtained in the experiment were compared with the results of numerical analysis. The relative error between heat loss results was 6% and was acceptable. According to the results of this thesis, the five-plate wall the structure can be used to isolate medium temperature spaces.