Boru akışında farklı geometrik şekillere sahip ilave elemanlarının basınç kaybı ve ısı transferine etkisinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu tez çalışmasında, zorlanmış taşınandaki boru akışında farklı geometrik şekillere sahip ilave elemanlar yardımıyla ısı transferinin pasif olarak iyileştirilmesi amaçlanmıştır. İlave eleman olarak dairesel halka, kare profil ve üçgen profillerin kullanıldığı çalışmada elemanlar boru içine eşit aralıklarla yerleştirilmişlerdir. Elemanların diziliş aralığı ( adım ) parametre olarak seçilmiş ve dairesel halka eleman için tek adım değerinde diğer elemanlar için ise dört değişik adımda deneyler tekrarlanmıştır. Deneyler hem laminer hem de türbülanslı akışta, sabit yüzey sıcaklığı sınır şartı altında, hidrodinamik olarak tam gelişmiş, ısıl olarak gelişmekte olan boru akışı için gerçekleştirilmiş ve akışkan olarak hava kullanılmıştır. Boş boru ve ilave elemanlı borular için deneylerde ölçülen değerler kullanılarak Nusselt sayılan ve sürtünme faktörleri hesaplanmış ve Reynolds sayısı ile değişimleri grafikler halinde sunulmuştur. Ayrıca boş boru ve ilave elemanların performansını belirlemek için entropi analizi yapılmış ve pompalama gücü ısı transferi ilişkisi belirlenmiştir. Deneylerdeki ölçüm hatalarını belirlemek için de belirsizlik analizi yapılmıştır. Deneysel sonuçlar, her üç tip ilave eleman için ısı transferinde boş boruya göre meydana gelen iyileşmenin yanında basınç kaybında önemli artışlar meydana geldiğini göstermektedir. Anahtar kelimeler: Isı Transferinin iyileştirilmesi, İlave Elemanlar, Zorlanmış Taşımınla Isı Transferi

SUMMARY In this thesis, three types of insert devices have been used to enhanced heat transfer in forced convection pipe flow. Ring shaped, square profile shaped and triangular profile shaped devices were inserted into the test pipe. The pitch of inserts were chosen as a parameter and experiments were repeated four different pitches of each insert. The experiments have been performed for both laminar and turbulent flow. Air was used as a working fluid under hydrodynamically fully developed, thermally developing flow and constant wall temperature conditions. Experimental results of empty pipe case and enhanced pipe cases were used to obtain Nusselt number and friction factor. Variation of Nusselt number and friction factor with Reynolds number were graphically presented. Entropy analysis and pumping power-heat transfer relation were also presented to determine performance of insert devices. Uncertainity analysis has been performed to determine measurements errors in experiments. The experiments results show that an important measure of heat transfer improvement are obtained whereas pressure drop increment are occured with respect to empty pipe for all types of insert devices. Key words: Heat Transfer Enhancement, Insert Devices, Forced Convection Heat Transfer VI