Farklı kesit şekline ve eşdeğer koniklik açısına sahip geçiş borularının deneysel olarak incelenmesi

Abstract

ÖZET Geçiş boruları, turbo makinaların giriş ve çıkxş ke sitleri ve havalandırma kanalları gibi boru sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu borularda giriş ve çıkış kesitleri farklı olabildiği gibi alan oranları da farklı olabilir. Bu çalışmada, geçiş borularının giriş ve çıkış kesit şekillerinin ve eşdeğer koniklik açısının yük kayıpları ü- zerindeki etkilerini belirlemek için bir seri deney yapıl mıştır. Geçiş borularının giriş ve çıkış kesit geometrile ri dikdörtgen olup bunların uzun eksenleri birbirlerine dik konumdadır. Tüm geçiş boruları için giriş kesiti kenar ora nı ve çıkış/giriş kesit alanları oranı sırasıyla 0.5 ve 2.0 olarak sabit alınmıştır. Çıkış kesiti kenar oranı 0.5 ten 1.0 a kadar (0.5,0.75 ve 1.0) değiştirilmiş ve her bir fark lı geçiş gurubu için eşdeğer koniklik açısı 7° den 13° ye kadar (7°, 10° ve 13°) değiştirilmiştir. Deneyler üç farklı Reynolds sayısı için (3.0 xl05, 4.5 x 10 ^ ve 6.0 x 10 5) her bir test borusu üzerinde tekrar lanmıştır. Deneysel sonuçlardan, azalan çıkış kesiti kenar oranı ve artan eşdeğer koniklik açısıyla yük kayıplarının arttı ğı görülmüştür. Böylece en büyük yük kayıp katsayısı ve do layısıyla yük kaybı, dikdörtgenden dikdörtgene geçişte en küçük çıkış kesiti kenar oranına (0.5) ve en büyük eşdeğer koniklik açısına (13°) sahip boruda meydan gelmiştir. Sonuç olarak, artan boru boyuyla yük kayıpları azal maktadır. Bu da yük kayıp katsayılarının sürtünme kaybın dan daha çok ayrılma kayıplarından etkilendiğini göster mektedir. Diğer taraftan, tüm geçiş borularında artan Reynolds sayısıyla yük kayıp katsayıları düşmektedir. x

SUMMARY Transition pipes are common in duct systems such as the inlet and outlet sections of turbomachinery and air conditi oning ducting. In these pipes, the inlet and outlet secti ons and also the area ratios may be different. In this work, a series of experiments have been carried out, in order to determine the effect of the inlet and out let sectional shape and the equivalent cone angle of the transition pipes on head losses. The inlet and outlet sec tional geometries of the test pipes are rectangular and their long axes are perpendicular. For all transition ducts, the inlet aspect ratio and the outlet/inlet cross-sectional area ratios have been taken costant as 0.5 and 2.0 respectively. The outlet aspect ratios ranged from 0.5 to 1.0 (0.5, 0.75 and 1.0) and the equivalent cone angle ranged from 7° to 13° (7°, 10° and 13°) for each different transition set. The experiments were repeated for three different Reynolds number (3.0 xlO5, 4.5 x 105and 6.0 x 105) on each test duct. For each test, pressure measurements were made in five different locations along the pipe, namely at inlet and outlet sections and at the center, one fourth and three quarter of working section. Traverses across the flow were made in two directions: parallel to horizontal and to the vertical directions. Measurements of pressure have been made on transition sections and head losses, head loss coefficients and velocities were calculated from the recorded experimental data. xiFrom the experimental results, it was shown that the head losses increases with decreasing outlet aspect ratio and increasing equivalent cone angle. Thus, the largest head loss coefficient and therefore the head losses were occured in the rectangular to rectangular pipe, which have the smal lest outlet aspect ratio (0.5) and for the largest equiva lent cone angle (13°). As a result; the head losses decreases with the incre asing pipe lenght. It shows that, the head loss coefficients are more influenced by the flow seperation losses than the friction losses. On the other hand, the head loss coefficient decreased with increasing Reynolds number for the all test pipes. xii