Borularda laminer akışta duvar ve akış parametrelerinin ısı transferine birleşik etkisinin sayısal analizi
Numerical analysis of conjugate effect of wall and fluid parameters
- Tez No: 96780
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMED EMİN ARICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Birleşik ısı transferi, Laminer akış, Katmanlı boru duvarı, Borular, Isı geçişi, Conjugate heat transfer, Laminar flow, Multi-layer pipe wall VI, Pipes, Heat transfer
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Bu tez çalışmasında, borularda laminer akışta duvar ve akış parametrelerinin ısı transferine birleşik etkisi, kontrol hacmi yöntemi ile sayısal olarak analiz edilmiştir. Bunun için eksenel simetrik boru akışlanndaki hız ve sıcaklık alanım çözen FORTRAN dilinde yazılmış bir bilgisayar programı, duvar bölgesini de çözüm alam içerisinde kabul eden birleşik ısı transferi problemini çözecek şekilde geliştirilmiştir. Sayısal çalışma, üç değişik sınır şartı altında, boru duvarının tek ve iki katmanlı olması durumları için gerçekleştirilmiştir. Çözümler, tek katmanlı boru duvarı durumunda üçüncü tür sımr şartı altında dış Biot sayısı, iki katmanlı boru duvarı durumunda ise duvarın eşdeğer ısıl iletiminin akışkanın ısıl iletimine oram sabit tutularak, iç duvar katmanının ısıl iletkenliğinin dış duvar katmanının ısıl iletkenliğine oram (kı/kî) parametre seçilerek elde edilmiştir. Tek katmanlı boru duvarı durumu için literatürden gelen verilerle karşılaştırma yapılmıştır. Yapılan karşılaştırmada, bu tez çalışmasından elde edilen sayısal sonuçların literatürle uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Üçüncü tür smır şartında tek katmanlı boru duvarı durumunda yapılan çalışmalarda artan dış Biot sayısı ile özellikle hesap bölgesinin girişinde akışkan ile duvar arasındaki sıcaklık farkında önemli artışlar kaydedilmiştir. Yine üçüncü tür sınır şartı için yerel Nusselt sayısının boru boyunca sabit bir değere doğru yaklaştığı ve bu değerin dış Biot sayısı ile ters orantılı olarak değiştiği görülmüştür. Benzer olarak, sabit bir Biot sayısı için, iki katmanlı boru duvarı çalışmalarında da üçüncü ve ikinci tür sınır şartı için yerel Nusselt sayısının boru boyunca sabit bir değere doğru yaklaştığı ve bu değerin kı/k2 parametresi ile ters orantılı olarak değiştiği görülmüştür. Yine iki katmanlı boru duvarı durumunda, katmanlar arası ısıl iletim oranının yüksek değerlerinde, boru boyunca duvar iç ve dış yüzey sıcaklıklarındaki değişimin çok az olduğu görülmüştür. Ayrıca, sabit yüzey sıcaklığı sınır şartı için yapılan çalışmalarda, diğer sımr şartlarından farklı olarak kı/kî parametresinin ısı transferi karakteristikleri bakımından etkili bir parametre olmadığı görülmüştür. Yine diğer sımr şartlarından farklı olarak, sabit yüzey sıcaklığı sınır şartı için yerel Nusselt sayısının boru boyunca sabit bir değere doğru yaklaştığı ve bu değerin kı/ka parametresinden bağımsız olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
SUMMARY Numerical Analysis of Conjugate Effect of Wall and Fluid Parameters on Heat Transfer for Laminar Pipe Flow In this study, numerical analysis of conjugate effect of wall and fluid parameters on heat transfer for laminar pipe flow is performed by means of control volume method. A FORTRAN computer code which predicts velocity and temperature field for a axisymetric pipe flow is modified to solve conjugate heat transfer problem. Numerical study is carried out under three different boundary conditions for both single and multi-layer pipe wall. The numerical predictions are performed for a single layer and a two layer pipe wall cases. For a single layer pipe wall case, the outer Biot number is chosen as a parameter under the third type boundary condition. For the case of two layer pipe wall, the thermal conductivity ratio of layers, kı/kî, is chosen as a parameter. A comparison with literature is performed for single layer pipe wall case. The numerical predictions are in agreement with the results given in the literature. As Biot number increases for the single layer pipe wall case under the third type boundary condition, differences between wall and local mean fluid temperature are also increasing particularly at the inlet section of the solution domain. For the third type boundary condition the local Nusselt number is a approaching to a constant value with increasing axial distance. This constant is also found to be related with Biot number. Similarly, two layer pipe wall case for a constant Biot number, the local Nusselt number is approaching a constant value with increasing axial distance. The constant value is decreasing with increasing thermal conductivity ratio, ki/k2. Additionally, for the constant wall temperature boundary condition for the outer surface of the pipe wall, the thermal conductivity ratio, ki/k2, is not an effective parameter in terms of heat transfer characteristics. For the case of the first type boundary condition the local Nusselt number is approaching to a constant value with increasing axial distance, but unlike the second and third type boundary conditions, this constant value is independent from ki/k2 ratio.
Benzer Tezler
- Çeşitli kesit alanlı kanallarda gelişmekte olan akışta ısı transferinin numerik hesaplanması
Numerical calculation of heat transfer for developing flow for ducts of arbitrary cross-sectional area
ERTUĞRUL CİHAN
- Akış kesit alanı periyodik olarak değişen borularda ısı transferi ve basınç kaybının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
İLYAS KUM
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET EMİN ARICI
- Sinüzodial kıvrımlı borularda ısı transferi ve basınç kayıp karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of heat transfer and pressure drop characteristics in sinusoidal pipes
LÜTFÜ NAMLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HABİP ASAN
- Hydrodynamic studies in an eccentric annulus for a non-newtonian fluid
Ayrı merkezli borularda non-newtonian akışkanlarda hidrodinamik çalışmalar
SABİHA SOLMAZ
- Segman yerleştirilmiş borularda akış ve ısı transferi
Başlık çevirisi yok
YASİN VAROL
Doktora
Türkçe
1996
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. TUNCAY YILMAZ
