Laminar karışık taşınım şartlarında akıma paralel kanatçıklar yerleştirilmiş kapalı kanallarda ısı transferinin sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of heat transfer with longitudinal fins in a channel under laminar mixed convection conditions
- Tez No: 201061
- Danışmanlar: PROF. DR. MECİT SİVRİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sistemlerin uygun tasarımı ve güvenli çalısması için ısı transferinin oldukça büyük önemi vardır. Birçok sistemin performansını ve güvenli çalısmasını etkileyen önemli parametrelerden biri, sistemin sıcaklığıdır. Sistemlerde olusan enerjinin tasınım yoluyla dısarıya atılmasında ya da sistemlerin soğutulmasında kanatçık dizilerinden yararlanılmaktadır. Amaç, olabildiğince büyük ısı transfer yüzey alanı kullanarak ısı transferinin iyilestirilmesidir. Bu çalısmada, laminar karısık tasınım sartlarında akıma paralel kanatçıklar yerlestirilmis kapalı kanallarda ısı transferi sayısal ve deneysel olarak incelenmistir. Deneylerde, sabit ısı akısı ısıl sınır sartı ve akıskan olarak hava kullanılmıstır. Deneysel çalısmada Reynolds sayısı aralığı 250<Re<2300, uyarlanmıs Grashof sayısı aralığı 5x107<Gr<1x109 ve Richardson sayısı aralığı ise 0,05<Ri<342'dir. Kanatçıklar arası mesafe 4<S<18 mm aralığında, kanatçık yüksekliği ise 25<Hf<80 mm arasında değistirilmistir. Problemi tanımlayan, akıskan için kütlenin, momentumun ve enerjinin korunumunu temsil eden denklemlerle birlikte bakır plaka ve kanatçık içerisinde ısı iletim denklemi uygun sınır sartları kullanılarak Fluent paket programında çözülmüstür. Sayısal çalısmada, yapılan bütün deneylere karsılık gelen durumlar bire bir olarak Fluent paket programı kullanılarak çözülmüstür. Isı transferine etkisini arastırdığımız parametrelerin, ısı transferine olan etkisinin daha iyi anlasılabilmesi amacıyla, yapılan sayısal çalısma sonucunda kanal içerisinde vektörel hız dağılımları ve sıcaklık konturları çizdirilmistir. Deneysel sonuçlar ile sayısal yöntem ile elde edilen sonuçlar karsılastırılmıs ve uyum içerisinde olduğu görülmüstür. Her iki yöntemle yapılan çalısmada kanatçıklar arası mesafenin, kanatçık yüksekliğinin, Reynolds sayısının ve uyarlanmıs Grashof sayısının ısı transferine etkileri arastırılmıstır. Elde edilen sonuçlara göre, optimum kanatçık aralığının Sopt=8-12 mm arasında olduğu belirlenmistir. Isı transferinde doğal tasınım etkilerinin baskın olduğu durumlarda, optimum kanatçık aralığının uyarlanmıs Grashof sayısının artmasıyla arttığı görülmüstür. Isı transferinde doğal tasınım etkilerinin baskın olduğu durumlarda optimum kanatçık aralığının, kanatçık yüksekliğinin artması ile azaldığı belirlenmistir. Her bir kanatçıklar arası mesafede, kanatçık yüksekliğinin artmasıyla ısı transfer katsayısının artığı görülmüstür. Reynolds sayısının artması, her bir kanatçıklar arası mesafe ve her bir kanatçık yüksekliğinde ısı transfer katsayısının arttırdığı, yapılan sayısal ve deneysel çalısma sonucunda görülmüstür.
Özet (Çeviri)
Heat transfer is very important for the proper design and reliable operation of systems. The reliability and performance of system are highly depend on the system operating temperature. Fin arrays are utilized to remove the generated heat from a system by convection or when the system is being cooled. Primary purpose of using extended surfaces is to increase heat transfer by way of increasing available heat transfer area. In this study, heat transfer in closed channels with paralel extended surfaces mounted on the bottom has been examined experimentally and numerically under laminar mixed convection regime. Experiments have been conducted under constant heat flux condition and air has been used as a working fluid. In the experiments, Reynolds number were varied in the range 250<Re<2300, modified Grashof number in the range 5x107<Gr<1x109 and Richardson number in the range 0,05<Ri<342. Fin spacing was varied from 4 mm to 18 mm, fin height was varied from 25 mm to 80 mm. Governing mass, momentum and energy equations for the fluid and heat conduction equation for copper plate and fin were solved simultaneously with appropriate boundary conditions by using the CFD code Fluent. In the numerical study, simulations were performed for each experimentally investigated case. In order to explain the heat transfer characteristics depending on the parameters investigated, velocity vector distributions and temperature contours were drawn using numerical results. Numerical and experimental results have been compared and shown to be in a very good agrement. The effects of fin spacing, fin height, Re number and modified Grashof number on the heat transfer have been investigated numerically and experimentally. From the results it has been determined that optimum fin spacing (Sopt) is between 8 mm and 12 mm. For the natural convection dominated cases it has been also observed that optimum fin spacing increases with modified Grashof number. For natural convection dominated cases, optimum fin spacing decreases with fin height. For each fin spacing under investigation, it has been shown that with increasing fin height, heat transfer is also enhanced. Numerical and experimental results also show that, heat transfer increases with increasing Re number for every fin spacing and fin height.
Benzer Tezler
- Alt ve üst yüzeylerine ayrık ısıtıcılar yerleştirilmiş dikdörtgen kesitli bir kanalda karışık konveksiyonla ısı transferinin incelenmesi
Investigation of mixed convection heat transfer from a rectanguler cross-section channel with discrete heat sources at the top and at the bottom
AYLA DOĞAN
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MECİT SİVRİOĞLU
- Dikdörtgen kesitli yatay bir kanaldaki kanal boyuna yerleştirilmiş kanatçıklardan karışık konveksiyonlu olan ısı transferine, akışa eğimli yöndeki, levhanın etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effect of an oblique plate on the mixed convection heat transfer from longitudinal fins in a horizontal rectangular channel
GÖKAY DAĞLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MECİT SİVRİOĞLU
- Nanoakışkanlarda ısı ve kütle transferi analizi
Heat and mass transfer analysis in nanofluids
MEHMET BAHATTİN AKGÜL
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET PAKDEMİRLİ
- An Investigation of flow around two flow bluf bodies in tandem and staggered arrangements by the dicrete vortex method and experiment
Ardarda ve çapraz dizilişli iki küt cisim etrafındaki akış: Ayrık vorteks yöntemiyle hesap ve deney
HACI İBRAHİM KESER
- Bir duvarı üzerinde ısıtıcı elemanlar bulunan eğik bir kanaldaki akışkan akışının ve ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation fluid flow and heat transfer in an inclined channel with discrete heat sources
ŞENAY DEMİRALAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ YÜCEL
