Boru içine yerleştirilen türbülatörlerin ısı transferi ve akış karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, dairesel kesitli bir boru içine yerleştirilmiş plaka tipi bir türbülatör ve bu plaka üzerinde oluşturulmuş farklı adımlardaki ve farklı kanatçık açılarındaki türbülatörler sayısal olarak incelenmiştir. Her bir türbülatör için Reynolds sayısının 4000 – 30000 aralığı için ısı transfer performansı, basınç kayıpları ve sürtünme karakteristikleri araştırılmıştır. Sonlu hacimler metoduna dayalı analiz yapan ANSYS Fluent programı kullanılarak temel korunum denklemleri sürekli rejimde 3 boyutlu ve türbülanslı akış şartlarında çözülmüştür. Havanın farklı debilerine göre yapılan çalışmada sayısal analiz sonuçları elde edilmiştir. Sayısal analiz sonucunda boru içinde sıcaklık konturları, hız dağılımları, basınç dağılımları ve hız vektörleri oluşturulmuştur. Türbülatör kullanılarak, boş boruya göre %208 oranına varan değerlerde ısı transfer iyileştirmesi sağlanmıştır.

In this study, a plate type turbulator placed in a circular tube and numerical analysis of the turbulators in different steps and different fin angles on the plate were investigated numerically. Heat transfer performance, pressure losses and friction characteristics were investigated for Reynolds number 4000-30000 for each type turbulator. The basic conservation equations are solved in the steady state in 3D and turbulent flow conditions by using the ANSYS fluent program which analyzes based on the finite volume method. Numerical analysis results were obtained in the study conducted according to the different flow rate of air. As a result of the analysis, temperature contours, velocity distributions, pressure distributions and velocity vector were formed in the tube. Using a turbulator, heat transfer enhancement of up to 208% compared to smooth tube was achieved.