Contalı levha tipi levhalı ısı değiştirgeçlerinin tasarımı için muhtelif çalışma şartlarına uygun bir bilgisayar programı geliştirilip deneylerle doğrulanması

Abstract

Çalışmanın amacı, farklı çalışma şartlarında ve kısıtlamalarda performans gösterecek Contalı Levha Tipi Isı Değiştirgeci (CLTID) tasarımında kullanılacak bir bilgisayar programının hazırlanmasıdır. Dört farklı Chevron tipi levhalar ile levha sayıları, akışkanların kütlesel debileri, ısı değiştirgecine giriş ve çıkış sıcaklık parametreleri değişken tutularak, tasarımı ve kurulumu yapılan deney düzeneğinde akışkan olarak suyun kullanıldığı deneyler tamamlanmıştır. Yapılan deneysel çalışma sonucunda levha tasarım geometrisine (Chevron açısına, levha geometrik özelliklerine vb.) özgü olarak geliştirilmiş ısı transferi ve basınç düşümü korelasyonları geliştirilen programa eklenmiştir. Korelasyonlar, genel ısı transferi ve basınç düşümü denklemleri ve Logaritmik Ortalama Sıcaklık Farkı Metodu (LOSFM) ile birlikte kullanılarak dört farklı Chevron tipi ile hesaplamalar yapılmaktadır. Visual Basic programlama dili ile hazırlanan bilgisayar programın deneysel veriler ile doğrulanması yapılmıştır. Girilen ısıl yük, akışkana ait giriş ve çıkış sıcaklıkları ve izin verilen basınç düşümü üst limiti gibi parametreler ile ısıl ve hidrolik analiz yapılarak incelenen 4 farklı levha tipi için kullanıcıya çalışma koşullarına uygun CLTID sonuçları sunulur. Ayrıca literatürde kısıtlı sayılarda bulunan benzer içerikteki araştırmalar sonucunda elde edilmiş ısı transferi ve basınç düşümü korelasyonları, bu çalışmada geliştirilen korelasyonlar ile karşılatırılmıştır.

The main aim of this study is to develop a computer program that selects the most applicable plate heat exchanger under various working conditions and constraints and to implement the developed correlations, which are unique to each chevron type plate?s design geometry (Chevron angles, parameters of plate corrugations etc.), based on experimental results. An experimental setup was designed and built and a series of experiments were completed with wide ranges of plate numbers, flow rates, inlet and outlet temperatures, and using water as the working fluid on both flow sides. The newly developed correlations of different Chevron plates are implemented to the computer program. Using these correlations with the general heat transfer and pressure drop equations and LMTD method, the heat transfer and pressure drop analysis for each plate type is made. The computer program, which is developed using Visual Basic, has been verified by the experimental findings. For given heat transfer load, inlet and outlet temperature, and maximum allowed pressure drop, the most applicable plate heat exchangers are presented to the selection of the user, based on the correlations obtained from the experimental findings. Limited amount of correlations, which are found as the results of similar studies in the literature, are compared to the correlations of heat transfer and pressure drop of this study.