BORU İÇİ AKIŞLARDA TÜRBÜLATÖRLERİN ISI TRANSFERİNE OLAN ETKİSİNİN SAYISAL İNCELENMESİ

Transkript

1 Isı Bilimi ve eniği Degisi, 8,, 5-59, 008 J. o hemal Science and echnology 008 IBD Pinted in uey ISSN BORU İÇİ AKIŞLARDA ÜRBÜLAÖRLERİN ISI RANSFERİNE OLAN EKİSİNİN SAYISAL İNCELENMESİ Naiz KAHRAMAN, Uu SEKMEN, Bilge ÇEPER, S. Ohan AKANSU Eciyes Ünivesitesi Mühendisli Faültesi Maina Mühendisliği Bölümü Kaysei, naiz@eciyes.edu.t (Geliş aihi: , Kabul aihi: Özet: Bu çalışmada, bou içeisine yeleştiilen tübülans yayıcı olaa paslanmaz çeliten imal edilmiş ii alı anatçı açılığında (b 0. ve 0. m ve üç alı anatçı açısına (30, 45 ve 60 sahip tübülatö ullanılaa ısı geçişindei atış üç boyutlu olaa ele alındı. Aış ve sıcalı alanlaı FLUEN CFD odu yadımı ile nümei olaa hesaplandı. Sayısal analizlede standat ynolds Stess Model (RSM tübülans modeli ullanıldı. İncelenen tüm duumlada, bou içeisinde tübülatö ullanıldığı zaman Nu sayısının attığı ve ayıca tübülatöün anatçı mesaesi (b ve anatçı açısının ( ısı tanseini etilediği göüldü. ynolds sayısı ataen Nusselt sayısı atmata ve sütünme atsayısı azalmatadı. Anahta Kelimele: übülatö, Kanatçı, CFD, Isı tansei. NUMERICAL INVESIGAION OF EFFEC OF URBULAOR ON HEA RANSFER IN PIPE FLOWS Abstact: In this study, the investigation o thee dimensional heat tanse enhancement was investigated numeically by using tubulato which inside the pipe as a tubulence geneato poduced o stainless steel and two dieent winglet distances (b 0. and 0. m and with thee dieent winglet angles (30, 45 and 60.he low and tempeatue ields ae computed numeically with the help o the FLUEN computational luid dynamics (CFD code. ynolds Stess Model (RSM is used as a tubulence model in numeical analyses. In all investigated cases, it was shown that when tubulato used inside pipe, Nu numbe inceased and also heat tanse was eected by winglet distance(b and winglet angle( o tubulato. While numbe inceased, Nu numbe inceases and iction coicient deceases. Keywods: ubulato, Winglet, CFD, Heat tanse. GİRİŞ Enejinin yeteli, zamanında, aliteli, eonomi, güvenili ve temiz olaa ullanıcılaa azı günümüzde ülelein gelişmişli düzeyleini belileyen en önemli göstegeleden biisidi. Avupa Biliğine gime süecinde olan üiye nin, uluslaaası alanda eabet gücünü attıabilmesi için enejiyi mümün olduğu ada veimli ullanmaya çalışması geemetedi. Ülemiz çeşitli eneji aynalaına sahip olmala bilite toplam enejinin yaısından azlasını ithal etmetedi (Buyu, 00. Sanayinin olduğu ada halın günlü yaşantısının da en önemli gidileinden olan enejiye talep süeli olaa ataen eneji aynalaı da hızlı bi şeilde tüenmetedi. Südüülebili bi dengenin sağlanabilmesi için eneji ayna çeşitliliğinin sağlanması ve onvansiyonel eneji aynalaının yanında, yenilenebili eneji aynalaının ullanıma sunulması büyü önem azanmıştı. Kaynalaın en veimli, aılcı ullanımının bazı bilim dallaına onu olduğu günümüzde, sanayinin, ulaştımanın ve toplumsal yaşantımızın itici gücü duumunda olan enejiyi aılcı ullanmanın önemi de endiliğinden otaya çımatadı. Bu duumda hem enejiyi gei azanma metotlaının geliştiilmesi hem de eneji tasauu büyü önem taşımatadı. Eneji tasauu, eneji azının azaltılması veya ısıtlanması şelinde düşünülmemelidi. Eneji tasauu, ullanılan eneji mitaının değil üün başına tüetilen enejinin azaltılmasıdı. Eneji maliyetleini düşüen üetici, aynı mitadai mal veya hizmetlei daha az eneji veya aynı mita eneji ile daha ço mal ve hizmet üetee, ulusal ve uluslaaası alanda eabet gücünü attıacatı i bu da yine eneji gei azanım metotlaının geliştiilmesi ile mümündü. Sanayide ullanılan bazı eneji tasauu yöntemlei şunladı; Yanma Veiminin İyileştiilmesi Atı Sudan Isı Gei Kazanım Atı Baca Gazından Isı Gei Kazanım Havadan Havaya Isı Gei Kazanım Yalıtım (Vana Ceetlei, 5

2 Flaş Buhadan Isı Gei Kazanım Kompesö Kapasite Kontolü Kieçtaşı Önleyicile Soğutma Kuleleinde Eneji asauu Özellile endüstiyel tip azanlada ve aloie azanlaında ısı tanseinin, dolayısıyla azan veiminin atıılması için tübülatö (tübülans üetici ullanımı olduça yaygınlaşmıştı. übülatöleden elde edilen sonuçlaın yıllı eneji maliyetleinin düşüülmesi açısından ciddi boyutlada olması hem mühendislei hem de imalatçılaı yeni tübülatö modellei aayışı içeisine itmişti. Böylece bu alanda çalışmala hız azanmış ve en uygun tübülatö geometisi ve malzemesi için gee deneysel gee sayısal biço çalışmala yapılmıştı. Bu çalışmada, ele alınan tübülatö tipi için çeşitli geometile üç boyutlu olaa modellenmiş ve sayısal otamda çözümlenee uygun tübülatö geometisi belilenmeye çalışılmıştı. Günümüzde atı mühendisli poblemleinde ço daha yaygın olaa ullanılan nümei yöntemle, analiti olaa elde edilmesi mümün göülmeyen amaşı dieansiyel denlemlein çözümünde büyü olaylı sağlamatadı. Diğe yandan deneysel bitaım sonuçla elde etmenin getidiği eonomi güçlüle de özellile mühendislei bu alana yöneltmişti. Isı tanseinin iyileştiilmesi onusunda bugüne ada tübülans yayıcı eleman, püüzlülü yadımıyla ısı tanseinin atıılması ve aışan özellileinin alı imyasallaın taviyesi ile zenginleştiilmesi gibi alı ço alı yöntemlede biço çalışma yapılmıştı (Semen 006. Bi bou içindei ısı tansei ve tübülanslı hava aışındai gidabın etisi deneysel olaa Spaow ve Chaboi (984 taaından incelenmişti. Gidap olmayan bou aışındai ısı tansei ile aşılaştıdılaında gidap eleman içeen bouladai ısı tanseinin diate değe şeilde daha büyü olduğunu tespit etmişledi. Neube ve aadaşlaı (998 tübülanslı sa hidojen diüzyon alevi üzeine çalışmala yapmışladı. Yaıcıda tübülanslı alevin modellenmesinde standat -ε modeli ullanmışladı ve bu modelin iyi aış tahminlei vediğini aydetmişledi. Bou giişinde düzgün sıalı enjetölü tübülans üetici bulunan ısı değiştiicileinde, enjetölein ısı geçişi ve basınç düşümüne etisi deneysel olaa Yıldız ve Çama (003 taaından incelenmişti. Çeşitli anatçı düzenlemelei ullanılaa, hava soğutmalı ondenseledei ve sıvılı soğutuculadai ısı tansei atışlaı Lozza ve Melo (00 taaından aaştıılmıştı. Çalışmada 5 adet aynı tü bou aat değişi anatçı yüzey geometisine (düz veya dalgalı sahip anatçıla ullanılmıştı. Kullanılan anatçılaın ısı değiştiicisinde etili olduğu göülmüştü. Lee ve aadaşlaı (00, bi plaalı ısı değiştiicisinde anal içeisine anatçı yeleştiee ısı tansei ve basınç aybını sayısal olaa incelemişledi. Kanal içeisine asgele dizilen anatçılaın optimum geometi ve dizilişi bulunmuştu. Çalışma ynolds sayısının 500 ile.500 aalığı için yapılmıştı. Boyutsuz değişen paametele olaa anatçılaın esenindei bibileine uzalığı (L, anatçı hacmi (V, anatçı açısı (β ve anatçılaın y esenindei bibileine olan uzalığı (G diate alınmıştı. Isı tansei ve basınç aybı aateistileinin optimum şeilde bulunduğu geometiyi; L0.7, V0.06, β0.44 ve G0.095 olaa bulmuşladı. Eş meezli çit boulu bi ısı değiştiicisine yeleştiilen ıvımlı şeidin ısı tanseine ve basınç aybına etisi Yıldız ve aadaşlaı (998 taaından incelenmişti. Deneyle hem eş yönlü, hem de aşıt aış duumlaı için yapılmıştı. Çit boulu hava soğutmalı sistemde ısı tansei, tüp içeisine ıvımlı şeit şelinde tübülatö yeleştiilee %00 atıılmıştı. Jet memenin önünde uulmuş çeşitli ızgaa bölmelei ile Zhou ve Lee (004 deneysel çalışmala yapaa, bi levhadai jet aışının esin öşeli oiisin ısı geçiş aateleini incelemişledi. Bölmenin sebest jetin aış yapısını değiştidiği ve ısmi ısı geçiş aateleinin değişimine yol açtığı gömüşledi. Yapıcı ve aadaşlaı(005 Hidojen ve çeşitli hidoabonlaın hava ile bi yaıcıda yanmasının sayısal simülasyonunu ve yanma odasındai yüse sıcalı ve hız değişimlei nedeniyle oluşan yeel entopi üetimini CFD odu ullanaa incelemişledi. Bu çalışmada eşdeğeli oanı Φ ve yanma odasına olan ısı tanseinin (Q, yanma ve entopi üetimi üzeine etilei, alı Φ ( 0,5 den e ada ve Q (5.000 den 0.000W a ada değelei için aaştıılmıştı. Bou içeisindei aışta, daiesel esitli helisel yay ullanımının ısı geçişi üzeindei etilei deneysel olaa Yaut ve Şahin (004 taaından incelenmişti. Yapılan çalışmada, tübülatölein, sütünme atöü ve peomans aateleinin ısı geçişine etisini incelemişledi. Sonuç olaa tel sagılaın temodinami olaa ynolds sayısının e ada olan değeleinde avantajlı olduğu göülmüştü. Didötgen esitli bi analın bi yüzeyine 5 alı şeilde püüzlülü ilave edilee tam gelişmiş aışta, ısı tansei ve sütünme aateistilei Ahn (00 taaından incelenmişti. Çalışmada, geometinin ve ynolds sayısının etisi aaştıılmıştı. Sonuçla üçgen tip elemanlaın daha yüse ısı tansei peomansına sahip olduğunu göstemişti. Aış yönünde haeetli bi iç yüzeyden ısıtılan boudai tübülanslı aış ve ısı geçişi sayısal olaa Huang ve Chun (003 taaından incelenmişti. Çalışma ynolds sayısı.00 4 ile aasında çeşitli anal hızlaında yapılmıştı. Çalışmada -ε tübülans model ullanılmıştı. Didötgen analın duvaına monte edilmiş didötgen blolaın ve blolaın uzunlamasına yeleştiilmesinin etilei Bilen vd. (00 taaından incelenmişti. cm 3 ebatlaında blola ısınan yüzeye monte edilmişti. ve y yönündei blola aasındai mesae S S y mm, blo açısı α0-45 ve aasındadı. Yapılan deneylede en iyi sonuç da blola açısal olaa yeleştiildiğinde elde edilmişti. Sonuçla aguchi metodunun bu tü çalışmalada başaılı bi şeilde uygulanabileceğini ve deneysel sonuçlaın iyi tahmin edildiğini göstemişti. Lee ve Abdel-Moneim (00 yatay bi yüzeyine ii boyutlu elemanla monte edilen analdai ısı tansei 5

3 ve aış davanışını incelemişledi. Çalışma sayısal olaa, CFD modeli ullanılaa yapılmıştı. Çalışmada sabit ısı aısı uygulanmıştı. Kullanılan elemanlaın ısı tanseini önemli ölçüde iyileştidiği göülmüştü. Şaa ve aadaşlaı (00 düz yüzeyli bi anal içeisine didötgen esitli blola yeleştiilee, ısı tanseini aaştımışladı. Çalışmada, ısı tanseindei iyileşme ynolds sayısının, blolaın aış yönündei yeleşiminin ve blo sayısının onsiyonu olaa bulunmuştu. Çalışma sonucunda, ısı tanseinin blola aasındai boşluğa, blolaın pozisyonuna ve dizilişine göe atıılabileceği veya azaltılabileceği bulunmuştu. Belili bi basınç düşümünde, blosuz duuma göe en iyi ısı tansei atışı, blolaın aışa paalel ve bibileine göe asgele dizilişinde elde edilmişti. Semen (006 bou içi aışlada bou içeisine yeleştiilmiş değişi geometidei şeillein basınç dağılımı, hız dağılımı ve ısı tanseine olan etisini aaştımıştı. Bu çalışma, incelenen tübülatöleden önemli ölçüde ısı tansei azanımı elde edilebileceğini göstemişti. Wang ve aadaşlaı (00 ae esitli bi analdai adyal yöndei sıcalı dağılımını düzgünleştime ve ısı tanseini iyileştime için sayısal ve deneysel çalışmala yapmışladı. İyileştime için anal içeisine ince tel elemanla yeleştiilmişti. Sütünme atsayısı ve Nusselt sayısı için sayısal çalışmala ynolds aalığında yapılmıştı. Hem deneysel hem de sayısal çalışmala neticesinde ince tellein onveti ısı tanseini iyileştidiği ve Nusemanlı/ Nusemansız olaa tai edilen peomans değelendime iteinin 3 8 aasında değiştiği göülmüştü. Bu, basınç aybındai az bi atışla ısı tanseinin iyileştiilebileceği anlamına gelmetedi. HESAPLAMA YÖNEMLERİ Matematisel Model Sayısal hesaplamalada yapılan abulle; Aış aalı, tübülanslı ve üç boyutludu. übülatöün ve bou malzemesinin ısıl iletenli atsayısı sıcalıla değişmemetedi. Bütün hesaplamala için P0.7 olaa alınmıştı. Liteatüde bu değe 0.65 ile 0.80 aasındadı. Bu değe genellile abul göen bi değedi (Alam ve Ghoshdastida, 00. Sayısal hesaplamala, üç boyutlu, süeli, zolanmış taşınım ve iletimli bileşi ısı tansei için CFD uygulamalaında sıça ullanılan FLUEN bilgisaya odu yadımıyla geçeleştiilmişti (FLUEN, 003. Çözümlede, segegated çözücü ve SIMPLE algoitma ullanılmıştı. Sayısal analizlede standat ynolds Stess Model (RSM tübülans modeli ullanılmıştı. RSM modelinin tüetiminde aışın tamamıyla tübülanslı olduğu ve moleüle visozite etileinin ihmal edilebili olduğu duumla abul edilmişti. (Fluent 003 Sayısal çözümlein yaınsamış abul edilmesi için aşağıda veilen yaınsama iteinin he bağımlı değişen için çözüm alanındai he düğüm notasında sağlanmış olması şatı aanmıştı. ϕ ϕ esi ϕ yeni esi φ ( Buada ϕ hehangi bi bağımlı değişeni temsil etmetedi. Bu çalışmada ϕ süelili, momentum, tübülans ineti eneji ve tübülans yayılım oanı eşitlilei için 0-3 ve eneji eşitliği için 0-6 olaa alınmıştı (Semen, 006. Aışın ısıl olaa gelişmesi için hesaplama bölgesi bounun tamamı olaca şeilde modellenmiş ve hesaplamala bu doğultuda yapılmıştı. Şeil (a tübülatölü bounun genel göünümünü (b modellenen boş bouya ait gid yapısınının esidini (c b0. m ve 45 değeleindei tübülatöe ait gid yapısını göstemetedi. A C b L (a (b (c Şeil. (a übülatölü bounun genel göünümü, (b Boş Bouya Ait Gid Yapısı, (c b0. m ve 45 Değeleindei übülatöe Ait Gid Yapısı. Kullanılan Denlemle: emel aış eşitlileinin analiti denlemlei şöyle yazılabili: Süelili denlemi: ( 0 ( Üç boyutlu geometi için, momentum denlemi: B D 0 i 53

4 54 ( ( ( ( g P Δ β (3 ( ( ( ( g P Δ β (4 ( ( ( ( g P Δ β (5 Eneji eşitliği ise; Φ ( (6 şelindedi. Buada Φ ısı üetimini göstemetedi. Fizisel Özellile ve Simülasyon Değelei L bou,8 m, L tübülatö,5 m m, i 0.07 m b 0. m, 0. m 30, 45 ve 60 Sını Şatlaı: Bou giişinde, m,5 m/s, 3,5 m/s, 4,5 m/s, 5,5 m/s ve 7,5 m/s sabit giiş Bou duvaında ayma olmadığı göz önünde tutulmuştu., ± i de 0 w ve 0 w dı. Aa yüzey sınıı: 0,, 0 w p p, w, w w ve w (7 w, w e ve w e (8 Dış yüzey: Bou dışındai azan suyu sabit sıcalıta abul edilee bouya su taaından hehangi bi ısı aısı uygulanmadığı abul edilmişti Çıış sını şatlaı: Hız elemanı V dışındai paametele için sıı gadyant şatı alınmıştı Bounun giiş ve çıışındai ve ε değelei aşağıdai omüllele hesaplanmıştı. ( /8 0.6, 0.07, D H I D l ve ( 3/ 3/4 3, avg IU C ε l (9 Buada I tübülans yoğunluğu, l tübülans uzunlu sıalası, tübulans ineti enejisi ve ε tübulans dissipation değei. Mesh Yapısının Bağımsızlığı Yapılan sayısal çalışmada ullanılan hacim elemanı boyutlaının (ii düğüm notası aasındai mesae sonuçla üzeinde etisi olduça azladı. Dolayısıyla eleman mesh yapısı doğu sonucu veece ada üçü olmalıdı. Böylece yapılan incelemeye göe mesh yapısındai hüce sayısının üzeinde ço azla

5 değişmediği göülmüş ve çalışmalada bu değe alt limit olaa belilenmişti. Isı aşınım Katsayısının (h ve Nusselt Sayısının Hesaplanması Bou içindei sıca duman gazından bou dış yüzeyindei suya geçen ısı mitaının eşitliğinden aydalanaa; Q Q Q h. A. Δ duman (0 Buada; (Δ duman giiş - çıış duman gazının bouya giişi ve çıışı aasındai sıcalı aını, h ısı taşınım atsayısını, A aışın geçeleştiği esit alanını göstemetedi. Q m. c. Δ ( Buada; (Δ bul - duva duman gazının bou yüzeyindei ve hacimsel otalama sıcalığı aasındai sıcalı aını, c duman gazının özgül ısısını, m duman gazının ütlesel debisini göstemetedi. duva sıcalığı alan ağılılı otalama alınaa sabit abul edildi. Eşitlitei değele yeleine yazılaa h ısı taşınım atsayısı hesaplanmıştı. h A. Δ duman m. c. Δ. ( m. c.( giis ciis h (3 A.( bul du va h ısı taşınım atsayısı değelei ile he bi çalışmaya ait Nusselt sayılaı; h d Nu (4 Buadai d çalışmanın yapıldığı azan bousunun çapı, ise havanın ısı iletim atsayısını ve h yeel ısı taşınım atsayısını göstemetedi. Nusselt sayısı ile bilite ısı geçişini attıma için sütünme atsayısının da bulunması geemetedi. Çünü sütünme atsayısı ısı geçişi mitaındai atışı göstemetedi. Sütünme Katsayısının Hesaplanması Sütünme atsayısı, ΔP (5 L m p d Buada m havanın otalama hızını, bou giişinden çıışına ada olan ii nota aasında hesaplama sonucu elde edilen basınç aı (ΔP, basınç düşümü ölçülen bounun giiş ve çıışı aasındai mesae Lp olaa gösteilmiş ve uzunluğu.8 m olaa alınmıştı. d bounun iç çapını ve aışan yoğunluğunu göstemetedi. SAYISAL SONUÇLAR Çözüm yaınsama itei göz önünde bulunduulaa yapılmıştı. Cebisel işlemlein nomalize edilmiş alanı 0-4 den üçütü. Hesaplamalada bi PC Pentium-IV.66 GHz işlemci ullanılmış, he bi çözümlemede aasında iteasyonla paametelein değişimine bağlı olaa elde edilmişti. Sayısal Metodun Doğulanması Sayısal metodun doğulanması işleminde Eş. (6 dai Nusselt sayısı (Kaaç, 998 ve Eş. (7 ve (8 dei sütünme atsayılaı (Yüncü ve Kaaç, 999 ampii bağıntılaı ullanılmıştı. Bu hesaplamala ynolds sayılaında geçeleştiilmişti. Kaaç (998 de veilen Nusselt sayısı; Nu P (6 Yüncü ve Kaaç (999 da Moody sütünme atsayısı; ( ( 0.000; (7 ve Petuhov ampii sütünme atsayısı (Yüncü ve Kaaç, 999 (0.79 ln (8 Şeil, bu çalışmada ullanılan ve sayısal metotla elde edilmiş boş boudai Nusselt sayısının ve Kaaç (998 de veilmiş olan eşitlilele elde edilmiş Nusselt sayılaı ile aşılaştıılmasını göstemetedi. Nu Sayisal Ç alisma Liteatü Kaaç ( Şeil. Boş Boudai Sayısal Çalışma ve Liteatüdei Nusselt Sayılaının Kaşılaştıılması. Şeil 3 boş boudai sayısal çalışma ile Moody ve Petuhov (Yüncü ve Kaaç, 999 eşitlilei 55

6 ullanılaa elde edilmiş sütünme atsayısı değeleinin aşılaştımasını göstemetedi aşılaştııldığında en az atış ise 60 anatçı açılı tübülatö yeleştiilmesi duumunda elde edilmişti Sayisal Çalisma Moody Petuhov Şeil 3. Boş boudai sayısal çalışma ile Moody ve Petuhov eşitlilei ullanılaa elde edilmiş sütünme atsayısı değeleinin aşılaştıması. Açılı übülatö için Isı ansei ve Basınç düşümü Bou içeisine, tübülatö yeleştiilmesinin ısı geçişi ve sütünme aybına etileini aaştıma için alı anatçı açılığında ve 3 alı anatçı açısında toplam 6 alı tübülatö yeleştiilmişti. übülatö anatçı açılığı 0. ve 0. m ve 30, 45 ve 60 olaa seçilmişti Kanatçi Açisi 30 Kanatçi Açisi Kanatçi Açisi Şeil 4. Bou İçeisine b 0. m Kanatçı Açılığında Üç Falı Kanatçı Açısında übülatö Yeleştiilmesi Duumunda Nusselt Sayısının Değişimi. Nu Bou içeisine b0. m anatçı açılığında üç alı anatçı açısında tübülatö yeleştiilmesinin Nusselt sayısına etisi Şeil 4 de veilmişti. Kanatçı açısının atması Nusselt sayısında atışa sebep olmuşladı. En yüse Nusselt sayısı 60 anatçı açılı tübülatö yeleştiilmesi duumunda elde edilmişti. En yüse Nusselt sayısı ynolds sayısı 3.8 de 53,36 olaa geçeleşmişti. Nusselt sayısında boş bou ile Kanatçi Açisi 30 Kanatçi Açisi 45 Kanatçi Açisi 60 Bos Bou Şeil 5. Bou İçeisine b 0. m Kanatçı Açılığında Üç Falı Kanatçı Açısında übülatö Yeleştiilmesi Duumunda Sütünme Katsayısının Değişimi. Şeil 5 de bou içeisine b 0. m anatçı açılığında üç alı anatçı açısında tübülatö yeleştiilmesi duumunda sütünme atsayılaının ynolds sayısı ile değişimi veilmişti. En yüse basınç düşümüne 60 anatçı açılı tübülatö, en az basınç düşümüne ise 30 anatçı açılı tübülatö sebep olmuştu. übülatö yeleştiilmesi duumunda oluşan sütünme atsayılaının ynolds sayısı ile değişimi, boş bouda olduğu gibi ynolds sayısı attıça sütünme atsayısının düşmesi şelinde bulunmuştu. En düşü sütünme atsayısına bütün ynolds sayılaında 30 anatçı açılı tübülatö sebep olmuştu (d Şeil 6. (a Boş Bou, b 0. m Kanatçı Açılığında (b 30, (c 45, (d 60 Açılı übülatöle Yeleştiilmiş Boudai Sıcalı Dağılımlaı ( K. Bou içine gien sıca duman gazının meydana gelen ısı tansei sonucu bou çıışına doğu oluşan sıcalı (a (b (c 56

7 değişimi Şeil 6 da b0. m için veilmişti. Şeilden de anlaşılacağı gibi boş bouda (a duman gazının bou giiş ve çıışı aasındai sıcalı değişimi (Δ, dolayısıyla boudan azan suyuna doğu geçeleşen ısı tansei, tübülatö yeleştiilen diğe boulaa göe olduça düşütü. übülatö yeleştiilen boulada ise en yüse ısı tansei b0.05 m anatçı açılığında olduğu gibi sıasıyla 60 (d, 45 (c, 30 (b anatçı açısındai tübülatölede geçeleşmişti Şeil 7 de ise yine boulada meydana gelen hız dalgalanmalaı b0.m anatçı açılığındai tübülatö yeleştiilmiş ien gösteilmetedi. Boş bouda (a hiçbi engele taılmayan duman gazı needeyse sabit bi hız değei ve düzgün bi omda bouyu te etmete ien, tübülatö yeleştiilmiş diğe boulada (b, c, d anatçı yüzeyleinde olduça düşü olan hız değelei özellile anatçılaa il çaptılaı tübülatö esenleinde önemli bi atış göstemişledi. Şeil. 8 bou içeisine b 0.m anatçı açılığında üç alı anatçı açısında tübülatö yeleştiilmesi duumunda Nusselt sayılaının ynolds sayısı ile değişimini göstemetedi. Bou içeine b 0.m anatçı açılığında üç alı anatçı açısında tübülatö yeleştiilmesi duumunda özellile yüse ynolds sayılaında Nusselt sayısında en azla atış yine 60 anatçı açılı tübülatö yeleştiilmesi duumunda elde edilmişti. En yüse Nusselt sayısına 60 anatçı açılı tübülatö yeleştiilee ynolds sayısı 3.8 de olaa ulaşılmıştı. Bütün tübülatö modellei Nusselt sayısında boş bouya göe bütün ynolds sayılaında belili bi atış sağlamışladı (a (b K a n a t ç i Açisi 30 K a n a t ç i Açisi 45 K a n a t ç i Açisi (c R e Şeil 9. b 0. m Kanatçı Açılığında übülatölü Duumda Sütünme Katsayısının Değişimi (d Şeil 7. (a Boş Bou, b 0.m Kanatçı Açılığında (b 30, (c 45, (d 60 Açılı übülatöle Yeleştiilmiş Boudai Hız Dağılımlaı (m/sn (a Nu Kanatçi Açisi 30 Kanatçi Açisi 45 Kanatçi Açisi Şeil 8. b 0. m Kanatçı Açılığında übülatölü Duumda Nusselt Sayısının Değişimi (b (c (d Şeil 0. (a Boş Bou, b 0.m Kanatçı Açılığında (b 30, (c 45, (d 60 Açılı übülatöle Yeleştiilmiş Boudai Sıcalı Dağılımlaı ( K. Şeil 9 da bou içeisine b 0. m anatçı açılığında üç alı anatçı açısında tübülatö yeleştiilmesi duumunda sütünme atsayısının değişimi göülmetedi. Bou içeisine b0. m anatçı açılığındai tübülatöle yeleştiilmesi sonucu 57

8 anatçı açısı 60 olan tübülatö bütün ynolds sayılaında en yüse değeleine ulaşmıştı. Şeil 0, b0. m olması duumunda sıcalı dağılımlaını göstemetedi. Bu tübülatö tipinde de en yüse ısı tansei diğe tübülatö tipleinde olduğu gibi sıasıyla 60 (d 45 (c, 30 (b anatçı açısındai tübülatölede geçeleşmişti. Şeil de b0. m anatçı açılığındai tübülatö yeleştiilmiş ien boulada meydana gelen hız dalgalanmalaı gösteilmetedi. Boş bouda (a hiçbi engele taılmayan duman gazı needeyse sabit bi hız değei ve düzgün bi omda bouyu te etmete ien, tübülatö yeleştiilmiş diğe boulada (b, c, d anatçı yüzeyleinde olduça düşü olan hız değelei özellile anatçılaa il çaptılaı tübülatö esenleinde önemli bi atış göstemişledi (a (b ( 3 Şeil ( Nu / Nu0 ( / 0 paameteleine aşılı ynolds sayılaını göstemetedi. Bu şele baıldığında ynolds sayılaının yalaşı 8000 den büyü olduğu duumda toplamda azanım olmadığını göstemetedi. He tübülatö tipinde aynı aatein otaya çıtığı göülmetedi. Özellile ynolds sayısının 4000 olduğu duumda he tübülatö tipinde %.7 e ada bi atış sağlanabileceği göülmetedi. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Aaştıılan tübülatöleden ii alı anatçı açılılaında ve üç alı anatçı açılaında olma üzee toplam 6 adet tübülatö modellenee,.8 m uzunluğunda ve m iç çapındai azan bousuna yeleştiilmesi duumunda sabit giiş sıcalığında ve sabit duva sıcalığında ısı geçişine olan etilei üç boyutlu olaa incelenmişti. Çıaılan sonuçla aşağıdadı. - ynolds sayısı atması ile Nusselt sayısı atmata ve sütünme atsayısı azalmatadı. - Yön değiştiici anat sayısı attıça Nusselt sayısı atmata aynı zamanda sütünme atsayısı atmatadı. - Engel sayısı attıça esiülasyon bölge sayısı atmatadı. - Özellile 8000 ynolds sayısından sona ısıl/hidoli peomans azalmatadı Şeil. (a Boş bou,b 0. m Kanatçı Açılığında (b 30, (c 45, (d 60 Açılı übülatöle Yeleştiilmiş Boudai Hız Dağılımlaı (m/sn. 3 Nu / Nu 0 ( / 0 Nu ( b0. m ynolds Numbe ynolds sayısı Şeil. b0. m için ısıl/hidoli peomans. (c (d Yapılan bu çalışmada hesaplaı yapılan tübülatö tipleinin ısı geçişine ve basınç düşümüne olan etilei haında esin ve detaylı bilgi sahibi olma için daha azla açılı ve açı ombinasyonlaında çalışma yapma uygun olu. KAYNAKLAR Ahn, S.W., he Eect o Roughness ype on Fiction Factos and Heat anse in Roughened ctengula Duct, Heat and Mass anse, 8, , 00. Alam, I., Ghoshdastida, P.S., A Study o Heat anse Eectiveness o Cicula ubes with Intenal Longitudinal Fins having apeed Lateal Poiles, Intenational Jounal o Heat and Mass anse, 45, , 00. Bilen, K., Yapıcı, S., Çeli, C., A aguchi Appoach o Investigation o Heat anse om a Suace Equipped with ctangula Blocs, Enegy Convesion and Management, 4, 95-96, 00. Buyu, B.H., Eneji asauu çalışmalaı ile Isı yalıtımı Standat ve Yönetmeliği nin Değelendiilmesi, ü esisat Mühendislei Deneği Degisi,

9 Fluent Incopoated. FLUEN Use s guide vesion 6., 003. Huang, S., Chun, C., A Numeical Study o ubulent Flow and Conjugate Heat anse in Concentic Annuli With Moving Inne Rod, Intenational Jounal o Heat and Mass anse, 46, , 003. Kaaç S., Önelele ısı tansei,. Bası, ip&eni Yayıncılı, Anaa, üiye, 998. Lee, C.K. ve Abdel-Moneim, S.A., Computational Analysis o Heat anse in ubulent Flow Past a Hoizantal Suace with wo-dimensional Ribs, Int. Comm. Heat Mass anse, 8, no., 6 70, 00. Lee, K., Kim, W., Si, J., Optimal Shape and Aangement o Staggeed Pins in the Channel o a Plate Heat Echange, Int. Jounal o Heat & Mass anse, 44, , 00. Lozza, G., Melo, U., An Epeimental investigation o Heat anse and Fiction Losses o Inteupted and Wavy Fins o Fin-And-ube Heat Echanges, Intenational Jounal o igeation, 4, , 00. Neube, A., ve a., Finite Rate Chemisty and NO Moleaction in Non-Pemied ubulent Flames, Combustion and Flame, 3, 98, 998. Saa, S., Balaishnan, L., Application o a ynolds- Stess ubulence Model to the Compessible Shea Laye, ICASE pot 90-8, NASA CR 800, 990. Semen U., Bou İçi Aışlada Bou İçeisine Yeleştiilmiş Değişi Geometidei Şeillein Basınç Dağılımı, Hız Dağılımı Ve Isı anseine Olan Etisinin Aaştıılması, Yüse Lisans ezi, Eciyes Ünivesitesi, 006. Şaa, O.N., Pedemi,., Yapıcı, S., Yılmaz, M., Enhancement o Heat anse om a Flat Suace in a Channel Flow by Attachment o ctengula Blocs, Intenational Jounal o Enegy seach, 5, , 00. Wang, S., Guo, Z.Y., Li, Z.X., Heat anse Enhancement by Using Metallic Filament Inset in Channel Flow, Int. J. o Heat & Mass anse, 44, , 00. Yaut, K., Şahin, B., he Eects o Vote Chaacteistics on Peomance o Coiled Wie ubulatos Used o Heat anse Augmentation, Applied hemal Engineeing, 4, , 004. Yapıcı, H., Kayataş N., Albaya B., Baştü G., Numeical Study on Local Entopy Geneation in Bune Fueled with Vaious Fuels, Heat Mass anse, 4, , 005 Yıldız, C., Biçe, Y., Pehlivan, D., Eect o wisted Stips on Heat anse and Pessue Dop in Heat Echange, Enegy Convesion & Management, 39, , 998. Yıldız C., Çama G., Bou Giişinde Düzgün Sıalı Enjetölü übülans Üetici Bulunan Isı Değiştiicileinde Isı Geçişinin ve Basınç Düşümünün İncelenmesi, emodinami Degisi, 003. Yüncü H. and Kaaç S., emel Isı ansei, Bilim Yayıncılı, Anaa, üiye, 999. Zhou, D.W., Lee, S-J., Heat anse Enhancement o Impinging Jets Using Mesh Sceens, Intenational Jounal o Heat and Mass anse, 47, , 004. Spaow, E.M., Chaboi, A., ubulent Fluid Flow and Heat anse in a Cicula ube, ASME Jounal o Heat anse, 06, ,