İndüksiyonlu akışkan ısıtıcılarda akış parametrelerinin ısıtıcı verimine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Isıtma işlemleri, günlük yaşantıda ve endüstride yaygın olarak kullanılan uygulamaların içerisinde yer almaktadır. Konfor şartlarını sağlamak ve metallerin işlenmesini kolaylaştırmak gibi çeşitli sektörlerde bu tür uygulamalardan faydalanılmaktadır. Metal işlemeden, akışkan ısıtmaya kadar geniş uygulama alanı olan elektromanyetik indüksiyon da bu uygulamalardan birisidir. İndüksiyonlu hava ısıtma sistemi hastanelerde, seralarda vb. diğer şartlandırılmış hava gereksinimi olan yerlerin ihtiyacını karşılaması için tasarlanmış, yeni ve inovatif bir teknolojidir.Bu tez çalışmasında; indüksiyonlu hava ısıtma sisteminin enerji performansını belirlemek üzere termodinamik analizler yapılmıştır. Havanın iş akışkanı olarak kullanıldığı sistemde, ısı kayıplarının en aza indirilmesi ve ısıl verimin arttırılması hedeflenmiştir. Analizlerde termodinamiğin I. kanunu kullanılmıştır. Deneysel bulgu doğruluklarının belirlenmesinde, COMSOL programı ve belirsizlik analizlerine başvurulmuştur.Kullanılan prototiplerde, çıkış kesit çapı ve debideki artış ile toplam enerji kayıplarının ve havanın çıkış sıcaklığının azaldığı, ısıl verimin arttığı gözlemlenmiştir. Prototiplerin yalıtımlı durumları da değerlendirilmiş ve yalıtımlı prototiplerin veriminde artış gözlenmiştir. Bulgulara göre en yüksek ısıl verim, çıkış kesit çapının ve debinin en yüksek olduğu, yalıtımlı K-4 prototipde elde edilmiştir (%95,49). En yüksek hava çıkış sıcaklığı (95,4oC) ise; en küçük çıkış kesit çapına sahip yalıtımlı K-3 prototipine en düşük debinin uygulandığı deneyde elde edilmiştir.

Heating operation is located in the applications which are widely used in daily life and industry. In various industries as to ensure comfort conditions and to facilitate the processing of metals is utilized from these types of applications. From metal processing to fluid heating, electromagnetic induction heating has a wide application range. Induction air heating system is designed to meet the needs in hospital, greenhouse etc. other requirements that air-conditioned place, is new and innovative technology.In this thesis; thermodynamic analysis was performed to determine the energy performance of the induction air heating system. Minimizing heat losses and increasing thermal efficiency was aimed for the system which used air as a working fluid. First law of thermodynamic was used in the analysis. To determine the accuracy of the experimental findings, COMSOL and uncertainty analysis were consulted.It was obtained that with increasing outlet cross-section diameter and mass flow rate, the total energy loss and outlet temperture of air was decreased, the thermal efficiency was increased for the prototypes. Insulated case of prototypes was evaluated and increased efficiency of insulated prototypes was observed. Based on the findings, the highest thermal efficiency were obtained for insulated K-4 which has the highest cross sectional outlet diameter and flow rate (%95,49). Maximum air temperature (95,4oC) was obtained in experiments in which insulated K-3 prototype with the smallest exit sectional diameter and the lowest flow rate.