Birleşik (ışınım-doğal ve zorlanmış dolanım )ısı aktarım mekanizmalarının deneysel incelenmesi

Abstract

ÖZETB RLEŞ K (IŞINIM-DOĞAL VE ZORLANMIŞ DOLANIM) ISI AKTARIMMEKAN ZMALARININ DENEYSEL NCELENMESFeray K PCumhuriyet ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim DalıDanışman: Prof. Dr. Gönenç ARINBu çalışmada, havaya ısı aktarım mekanizmalarının birleşik etkilerini araştırmak ve doğaldolanım-ışınım, doğal dolanım-zorlanmış akım-ışınım etkilerini incelemek amaçlanmıştır. Bu amaçla,güneş enerjisi kaynağı ile benzeşim kurmak üzere; üç direnç çubuklu bir elektrik ısıtıcısı ve bir soğukyüzey (sac levha) ikilisi kurulmuş, yüzeyler arasında ve levhanın arkasında ısınan hava üzerindekibirleşik etkileri incelenmiştir. Yapılan ölçümler sonucu sıcak yüzey en çok 610 o C ile 180o C arasındadeğişirken, ışınımlı ısı aktarım katsayısı 0,3 - 0,0083 W/(m2 K) ve doğal dolanımla ısı aktarım katsayısıise 1,42-18,9 W/(m2 K) arasında çıkmıştır. Enerji kaynağı güneşten çok daha soğuk olduğundanışınların pik dalga boyu çok daha büyük kalmıştır. Yüzeyler arasında ışınım ve doğal dolanım, soğukyüzey arkasında sadece doğal dolanım, yüzeyler arasında üfleç de kullanılarak doğal-ışınım - zorlanmışakım birleşik etkileri oluşturulmuştur. Zorlanmış akımlı deneylerde Gr/Re 2 ler 1 ile 5 arasında değişerek[7]'deki gibi zorlanmış ve doğal dolanım etkilerinin yakın olduğu bölgede kalmış ve2Nu = 75,589 e 0,1284( Gr / Re ) çıkmıştır. Işınım etkileri 5,5 ve 20 cm lik levhalar arası mesafeliçalışmalarda soba önünde kayda değer olurken, bütün mesafeler için levha önü ve arkalarında önemsizkalmıştır. Bu çalışma sonunda salt doğal dolanımın olduğu koşullarda; deneysel Nu değerleri ile teorikNu'ler arasında; 20 cm mesafede levha arkasında uyum görülmüş ve Nu= 0,51 Ra 1/4 bulunmuştur.Anahtar Kelimeler: Birleşik Isı Aktarımı, Doğal Dolanım, Zorlanmış Akım, Işınım, NusseltSayısı, Rayleigh Sayısı, Isı Aktarım Katsayısı.

SUMMARYEXPER MANTEL EXAM NAT ON OF COMB NED (RAD AT ON-NATURAL ANDFORCED CONVECT ON ) HEAT TRASFER MECHANISMSFeray K PCumhuriyet UniversityGraduate School of Natural Applied ScienceDepartment of Chemical EngineeringSupervisor: Prof. Dr. Gönenç ARINIn this study, in order to study the combined effects of natural convection-radiation; naturalconvection-forced convection-radiation heat transfer mechanisms are aimed in heating air. For thispurpose, in order to make simulation of solar energy, with a couple of surfaces; an electrical heater with3 resistances and a cold tin plate are placed vertically; combined effects are studied on heated airbetween plates and behind cold, surface. As a result of measurements, while the surface temperatureschanged between 6100 C and 180 0 C; radiation heat transfer coefficients changed between 0,3-0,0083W/(m2 K), natural convection heat transfer cofficients changed between 1,42-18,9 W/(m2 K). Since theenergy source is much cooler than the surface of sun the pik wave length of beam is much greater.Between surfaces natural convection-radiation, behind cold surface natural convection alone, by using ablower between surfaces natural and forced convection-radiation combined effects take place. Thoseexperiments with blower; the ratios Gr / Re2 remained between 1-5 and this is conculeded as in [7] thatthe effects of natural convection and forced convection are close to each other where a relation of2Nu = 77,589 e 0,1284 (Gr / Re )can be derived. Radiation effects were significant for 5,5 cm and 20 cmdistances of the hot surface but negligible in behind those of the cold surface for all distances. At the endof this study, for the natural convection effects alone; the experimental and theoretical Nu values holdfor 20 cm distance between surfaces where Nu = 0,51 Ra1/4 was obtained.Key Words: Combined Heat Transfer, Natural Convection, Forced Convection, Radiation,Nusselt Number, Rayleigh Number, Heat Transfer Coefficient.