TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Transkript

1 wwwteknolojkarastrmalarcom ISSN: Makne eknolojler Elektronk Dergs 00 ( EKNOLOJİK ARAŞIRMALAR Makale Klask Eş Eksenl (Merkezl İç İçe Borulu Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybının Deneysel Olarak İncelenmes Mustafa AMACA Marmara Ünverstes, EF, Makne Eğt Böl Göztee Kamüsü, 347 İstanbul, ürkye Özet Brçok uygulamada, sıcak akışkandan soğuk akışkana ısı transfer gerekldr ve ısı değştrcler bu amaca yönelk olarak gelştrlmştr Isı transfernn oluşa blmes çn ortamlar arasında sıcaklık farkının olması gerekr İletm(Kondüksyon, aşınım(konveksyon ve Işınım(Radyasyon olmak üzere üç çeşt ısı transfer şekl vardır ve sstemler arasında ısı geçş, bunların tümü veya brleşenleryle olablr Isı değştrclernde ağırlıklı olarak ısı transfer, taşınım ve letmle olmaktadır Isı değştrcler, akışkanın akış yönüne göre; Aynı yönlü aralel akışlı ve zıt yönlü aralel akışlı olarak da sınıflandırılabr Bu çalışmada, eş merkezl, ç çe borulu ısı değştrcsnde; sıcak akışkan(h ve soğuk akışkan(h o tarafında ısı taşınım(flm katsayıları ve tolam ısı transfer katsayısı(u to deneysel olarak bulunmuş ve aynı yönlü aralel akış ve zıt yönlü aralel akışlı ısı değştrcs tler çn brbrleryle mukayese edlmştr Deneyler, ürbülanslı akış şartlarında 19000<Re<34000 değerlernde yaılmıştır Deneylerde sıcak ve soğuk akışkan olarak su kullanılmıştır Deneyler sonucunda Re sayısının, Nu sayısına ve Basınç Kayı katsayısına göre değşm verlmştr Anahtar Kelmeler : Isı değştrcs, Boru akışı, Aynı ve zıt yönlü ısı değştrcler 1Grş Sayısız uygulamalarda, sıcak akışkandan soğuk akışkana ısı letm gerekldr Isı değştrclern büyük çoğunluğu bu amaç çn gelştrlmştr Isı taşınımında sıcaklık farkı oluşmalıdır Isı letm kondüksyon, konveksyon ve radyasyon yöntemler le ayrı ayrı veya tümü brlkte olur Akışkan debs ve Reynold sayısına göre akışın t Lamnar veya ürbülanslı dır Lamnar akışta (Reynold sayısı düşüktür, akış düzgündür ve akım çzgler brbrne karışmaz Akışkanlarda, kondüksyomla ısı taşınımının çoğu lamnar akışla olmaktadır Yüksek reynolds sayısında lamnar akış bozulur ve gelşgüzel br akışa dönüşür Bu akış türbülanslı akış olu, akışkan çnde taşınan ısı enerjs hızlı şeklde akışkanın aktığı cdarlarından dış ortama taşınır Bununla brlkte, akışkan hacmsel olarak kuvvetl türbülanslı akışa sah olsa ble, akışkan katmanları çndek türbülans, boru cdarlarına karşı büyük zorlama yaar Katman sınırları çndek ısı letm genelde kondüksyonla yaılır ürbülanslı akış, ısı değştrclerde daha y ısı letm verr Fakat daha yüksek hız gerektğnde, basınç düşümünde artış olmaktadır Yüksek basınç ve gereksz yere kullanılan omalama gücü malyetler, daha vskoz akışkanların ısıtılmaları ve soğutulmaları gerektğnde türbülanslı akışı caz kılmamaktadır Bdğ gb tam gelşmş akışta oluşan sınır tabaka ve alt sınır tabaka çersndek hız dağılımı, akışkanın taşınım katsayısını öneml oranda değştrmektedr [1] Bu tür akışlarla; ısı değştrcler, gaz soğutmalı reaktör yakıt elemanları, elektronk sstemlern havalandırma donanımları gb sstemlerde karşılaşılmaktadır []

2 eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Klask Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybı 11 Ortak Merkezl Borulu Isı Değştrclerde Sıcaklık Dağılımı Ortak merkezl borulu ısı değştrclerde k ayrı fazdak sıvılar aynı yönde veya zıt yönde olablrler İk akış arasındak sıcaklık farkı (metal yüzey ve her br akıntı arasındak sıcaklık ısı değştrcnn konumuna göre değşr Yersel sıcaklık farklarının ortalama değerler bulunabldğnde ısı letm hesaları kolaylaşır İk akım arasındak sıcaklık farkı aşağıdak eştlk (1 dek gb bulunur g1 g ç 1 ç θ (1 g1 g Ln( ç1 ç Eştlk (1 dek fade geometrk ortalama sıcaklık olarak smlendrlr Isı letm oranı aşağıdak eştlk ( dek gb bulunur Q UA θ ( m Sudan Suya ürbülanslı akışla Isı İletm Chazında, ısı değştrc, sıcak ve soğuk akışların k kestte ayrılması le üç bölüme ayrılmıştır Bu, ortalama sıcaklık koşullarında ölçüm yama mkanı verr Grştek akışkanın sıcaklığının ölçümüne laveten, çıkış ve orta noktalardak akışın ayrıldığı metal cdar sıcaklıkları da ölçülür 1 Isı İletm Katsayısının Değerlendrlmes Sıcaklıkların ve her k akışın kütlesel debsnn gözlemlenmes le aşağıdak hesalamalar yaılır Sıcak akışkandan alınan ısı letm mktarı eştlk (3 dek gbdr [3] Q m C 1 (3 g1 ç Soğuk akışkana verlen ısı mktarı se eştlk (4 de verlmştr Q o m C (4 o g ç olam ısı transfer katsayısı Q U A θ m o A m g1 Q ( g tg1 ç1 ç1 g ç Borunun ç yüzey ve sıcak akışkan arasındak yüzey ısı taşınım katsayısı Q h A θ ç A g1 Q ( cg1 g1 ç1 ç1 cg1 cç1 ç cç1 Borunun dış yüzey ve sıcak akışkan arasındak yüzey ısı taşınım katsayısı eştlk (7 dek gbdr (5 (

3 Atmaca, M eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Q ho A θ o o A o cg1 Qo ( g cg1 cç1 cç1 g ç ç (7 Deneysel Çalışma Deneyler, Şekl 1 de gösterlen sudan suya türbülanslı akışlı ısı taşınım chazında yaılmıştır [4] Isı değştrcde k t boru bulunur İçerdek borudan sıcak su akarken, dış borudan soğuk su akmaktadır Isı değştrc ara akış sıcaklık koşullarını gözlemlemek üzere üç eşt bölüme ayrılmıştır Dört farklı noktadak akışkan sıcaklıkları ve grş çıkştak cdar sıcaklıları termokal le algılanarak ölçülmüştür Sıcak su, elektrk drençl ısıtıcılar le sağlanmış ve ısı değştrc merkez borusunun üst ucuna oma le basılmıştır Soğuyan su ısı değştrc çnden akı, yüksek veya düşük deb ölçern çnden geçerek tanka ger döner ve burada yenden ısıtılmıştır Soğuk su bağlantısı ane akış kontrol valfı ve deb ölçme chazının bulunduğu yüzeyden yaılmıştır ve benzer br ünte su tahlye noktasına bağlanmıştır Esnek hortumlar le ısı değştrcnn her k ucuna bağlantı yaılarak aralel veya zıt yönde soğuk su akışı sağlanmıştır Şekl 1 Sudan-Suya, ürbülanslı Akışlı Isı Değştrc [4] Sıcak ve soğuk su debs akış kontrol valfler le kontrol edlmştr Suyu ısıtmak çn gerekl grş gücü elektronk kontrol le yaılmıştır ank çndek suyun sıcaklığının yaklaşık 90 o de sınırlandırılması se termostat algılayıcıları le sağlanmıştır Suyun sıcaklığı, selektör düğmel djtal termometre le, metal sıcaklıkları se termokal le algılanarak sıcaklık ekranından gözlemlenmştr 3 Bulgular ve artışma 31 Isı İletm Katsayısının Belrlenmes Isı letm katsayısının belrlenmes çn, ısı değştrcye zıt yönlü akım çn bağlantı yaılmış, sıcak su sıcaklığı ( 5 yaklaşık 70 o C ye kadar artırılmış, sonra sıcak su debs uygun br değere ayarlanmıştır Soğuk su debs, yaklaşık 70 o C dek 5 sıcaklığında düzgün rejmde çalışma sıcaklığına erşlene kadar artırılmış ve elde edlen gözlemler ablo 1 de gösterlmştr 3

4 eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Klask Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybı ablo 1 Deneysel gözlem tablosu Metal cdarı grş sıcaklığı, 1 ( o C 30,5 Metal cdarı çıkış sıcaklığı, ( o C 17,1 Grştek sıcak akışkanın sıcaklığı, 3 ( o C 38,5 Brnc arada sıcak akış sıcaklığı, 4 ( o C 35,7 İknc arada sıcak akış sıcaklığı, 5 ( o C 33 Çıkıştak sıcak akış sıcaklığı, ( o C 31 Grş/çıkışta soğuk akış sıcaklığı, 7 ( o C 19,9 Brnc arada soğuk akış sıcaklığı, 8 ( o C 15,4 İknc arada soğuk akış sıcaklığı, 9 ( o C 11, Grş/çıkış soğuk akış sıcaklığı, 10 ( o C,9 Sıcak suyun gösterge debs, V (l/dak 4,7 Sıcak suyun gerçek debs, m (kg/s 0,079 Soğuk suyun gerçek debs, m o (kg/s 0,045 Sıcak suyun ortalama sıcaklığı, ( 3 + /, ( o C 34,75 Ortalama sıcaklıkta, C (kj/kgk 4,18 Deb ölçer grşnde, ρ (kg/m Ortalama sıcak su sıcaklığı , ,75 dr 34,75 o C dek özgül ısı kaastes yaklaşık C 4, J/kgK dr Okunan sıcak su debs 4,7 l/dak olu deb-sıcaklık düzeltme şemasında gerçek hacmsel deb değer 48 l/dak olarak bulunur[4] 31 o C dek suyun özgül kütles yaklaşık olarak 955 kg/m 3 dür Böylece sıcak su kütlesel debs; V ρ 4,8 955 m 0,079 kg/s olarak bulunur Sıcak sudan alınan ısı mktarı; Q m& C 3 0,0794, (38, Watt Soğuk suyun kütlesel debs 45 m o 0,045 kg/s dr 1000 Soğuk suya letlen ısı mktarı Q m& o oc ,0454, (19,9-,9 445 Watt 50 Watt lık sama değer chaz ve gözlem hatalarına verleblr Isı değştrcde oluşan tolam ısı transfer katsayısını belrlemek çn, k akış arasındak ortalama sıcaklık farkı (logartmk ortalama sıcaklık farkı aşağıdak gb hesalanmıştır 4

5 Atmaca, M eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( θ 3 7 Ln( 10 (38,5 19,9 (31,9 1,15 o K 38,5 19,9 Ln( 31,9 olam ısı transfer katsayısı U, aşağıdak eştlkten bulunmuştur Q& U A m θ 495 0,0881, W/m K 3 Akışkan Hızının Yüzey Isı İletm Katsayısına Etks Farklı sıcak su debler çn alınan ölçümler ablo de gösterlmştr ablo Farklı sıcak su debler çn ölçülen sıcaklık değerler Deb (l/dak Sıcaklık Değerler Metal Cdarı Grş Sıcaklığı, 1 ( o C Metal Cdarı Çıkış Sıcaklığı, ( o C Grştek sıcak akışkanın sıcaklığı, 3 ( o C Brnc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 4 ( o C İknc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 5 ( o C Çıkıştak sıcak akışkanın sıcaklığı, ( o C Grş/Çıkışta Soğuk akışkanın sıcaklığı, 7 ( o C Brnc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 8 ( o C İknc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 9 ( o C Grş/Çıkışta Soğuk akışkanın sıcaklığı, 10 ( o C Soğuk suyun debs m o 45 g/s 0,045 kg/s ,5 o C 33,5 o C dek suyun özgül ısı kaastes C4, J/kgK V 5 l/dak se m 0,0844 kg/s Q m& C 3 0,08444, ( ,5 Watt Q m& o oc ,0454, ( ,3 Watt Isı değştrc merkeznde bulunan boru çndek akışkanın hızı; U m 0,0844 & 1,73 m/s ρ S U m 0,045 o o & 1,74 m/s ρ os o 999 5,9 10 5

6 eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Klask Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybı Sıcak borunun ç yüzey ve sıcak su arasındak logartmk ortalama sıcaklık farkı; 3 1 θ 3 1 Ln( (37 33 ( , o K Ln( Soğuk su ve sıcak borunun ç yüzey arasındak logartmk ortalama sıcaklık farkı; (33 0 (18 7 θ 11,97 o K Ln( Ln( Sıcak ve soğuk akışkan arasındak logartmk ortalama sıcaklık farkı; (37 0 (30 7 θ 19,84 o K olam Ln( Ln( İçtek borunun ç yüzeynn yüzey ısı taşınım katsayısı; h Q Aθç 49,5 0,01 7, 13141,3 W/m K İçtek borunun dış yüzeynn yüzey ısı taşınım katsayısı; h Q o Aoθ ç o 49,5 0,031 olam ısı transfer katsayısı; U Q A mθ o 53,9 W/m K 11,97 49,5 0, W/m K 19,84 Bakır borunun termal drenc hmal edlmş ve tüm ısı transfer alanlarının eşt olduğu kabul edlrse; 1 U h h o , ,9 Bu değer, doğrudan ölçülen tolam ısı transfer katsayısı olan 431 W/m K le karşılaştırılmıştır Aradak küçük fark, chaz ve okuma hatalarından kaynaklanmıştır Farklı debler çn benzer hesalamalar netcesnde elde edlen değerler ablo 3 de gösterlmştr

7 Atmaca, M eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( ablo 3 Farklı sıcak su debler çn elde edlen değerler DENEY Q (W ,5 U (m/s 0,4 0, ,3 1,73 U o (m/s 1,74 1,74 1,74 1,74 1,74 h (W/m K , h o (W/m K ,9 U (W/m K Bu sonuçlar Şekl de grafk olarak gösterlmektedr Soğutma suyunun hızı sabt kaldıkça, borunun dış kısmındak yüzey ısı taşınım katsayısı hemen hç değşmemektedr Bununla brlkte, boru ç yüzeynn yüzey ısı taşınım katsayısı sıcak suyun debsne bağlı olarak hızlı şeklde değşmektedr olam ısı transfer katsayısı, ç borudak akışkan hızının ısı taşınım katsayısına olan etksn yansıtmaktadır Isı taşınım katsayısı (W/m K h (W/mK ho (W/mK U (W/mK İç borudak suyun hızı (m/s Şekl Yüzey ve tolam ısı transfer katsayıları üzernde hızın etks 33 Isı Değştrcde Aynı ve Zıt Yönlü Akışın Karşılaştırılması Aynı yönlü akış çn elde edlen sıcaklık değerler ablo 4 dek gbdr ablo 4 Aynı yönlü akış çn ölçülen sıcaklık değerler Metal Cdarı Grş Sıcaklığı, 1 ( o C 41, Metal Cdarı Çıkış Sıcaklığı, ( o C 43,7 Grştek sıcak akışkanın sıcaklığı, 3 ( o C 54,5 Brnc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 4 ( o C 5 İknc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 5 ( o C 48,7 Çıkıştak sıcak akışkanın sıcaklığı, ( o C 45 Grş/Çıkışta Soğuk akışkanın sıcaklığı, 7 ( o C 9, Brnc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 8 ( o C 7 İknc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 9 ( o C 3, Grş/Çıkışta Soğuk akışkanın sıcaklığı, 10 ( o C 41, 7

8 eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Klask Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybı , ,5 o C 49,5 o C dek suyun özgül ısı kaastes C4, J/kgK m 35 0, 035 kg/s 1000 m s 10 0, 01 kg/s 1000 ( Q m& C 3 0,0354, (54, Watt ( 10 Q m& o oc 7 0,014, (41,-9, 1337 Watt Zıt yönlü akış çn elde edlen sıcaklık değerler ablo 5 dek gbdr ablo 5 Zıt yönlü akış çn ölçülen sıcaklık değerler Metal cdarı grş sıcaklığı, 1 ( o C 497 Metal cdarı çıkış sıcaklığı, ( o C 304 Grştek sıcak akışkanın sıcaklığı, 3 ( o C 54 Brnc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 4 ( o C 5 İknc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 5 ( o C 49 Çıkıştak sıcak akışkanın sıcaklığı, ( o C 4 Grş/çıkışta Soğuk akışkanın sıcaklığı, 7 ( o C 407 Brnc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 8 ( o C 33 İknc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 9 ( o C 3 Grş/çıkışta soğuk akışkanın sıcaklığı, 10 ( o C Q o C ( m& C 3 0,0354, ( Watt Q m& o oc ,014, (40,7-9,8 191 Watt Akışkan debs ve grş koşulları değştrlmeden yaılan şlemlerde aralel akışta, zıt yönlü akışa göre daha az ısı transfer olmaktadır Her k durum çn sıcaklık dağılımı grafkler Şekl 3 ve Şekl 4 de gösterlmştr 8

9 Atmaca, M eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Şekl 3 Paralel akış çn sıcaklık dağılımı Şekl 4 Zıt yönlü akış çn sıcaklık dağılımı 34 Nusselt, Reynolds ve Prandtl Sayıları Arasındak İlşknn Araştırılması Yaılan şlemler, boru çndek türbülanslı akışta taşınımla ısı geçş esasına dayandırılarak, Nusselt sayısının sadece Prandtl ve Reynolds sayısının fonksyonu olarak kabul edlmesnden oluşmaktadır Bu şlem k deney le gösterlmştr Brncs, Pr sabt tutularak, Nu sayısına bağlı olarak Re sayısı bulunmuştur İkncs, Re sabt tutularak, Nu ya bağlı olarak Pr belrlenmştr Sonuçta, elde edlen katsayı le Nu sayısı elde edlmştr Prandtl sayısının sabt olması durumunda; Pr sayısı sıcaklığa bağlı olduğundan dolayı, deneydek gözlemler sırasında sıcak su ortalama sıcaklığı sabt tutulmuştur Isı değştrc zıt yönlü akış durumuna getrlmştr Yaklaşık 70 o C dek sıcak su ortalama sıcaklık değerne göre yaılan deneyn sonuçları ablo da gösterlmştr Prandtl sayısının sabt olması durumda Nu Re grafğ aşağıda Şekl 5 de verlmştr Şekl 5 Reynolds sayısına göre Nusselt sayısının değşm 9

10 eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Klask Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybı ablo Prandtl Sayısının sabt olması durumda ölçülen değerler DENEY Metal cdarı grş sıcaklığı, 1 ( o C 70,8 71,4 71,5 71,8 7,3 Metal cdarı çıkış sıcaklığı, ( o C 5,7 5,3 50,8 49,3 47,5 Grştek sıcak akışkanın sıcaklığı, 3 ( o C 7, 73,5 73,8 74,3 75,3 Brnc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 4 ( o C 71,4 7,1 7, 7,4 73,1 İknc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 5 ( o C 9,1 9, 9,4 9,1 9,4 Çıkıştak sıcak akışkanın sıcaklığı, ( o C Grş/çıkışta soğuk akışkanın sıcaklığı, 7 ( o C 0 0,7 0, , Brnc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 8 ( o C 49, 49,8 49,8 48, 47, İknc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 9 ( o C 33,7 33,7 33,9 31,9 31,8 Grş/çıkışta soğuk akışkanın sıcaklığı, 10 ( o C 10,9 10,9 10,8 10,7 10,8 Sıcak suyun gösterge debs, V (l/dak 5 4,5 4 3,5 3 Sıcak suyun gerçek debs, m (kg/s 0,084 0,07 0,08 0,0 0,051 Soğuk suyun gerçek debs, m o (kg/s 0,01 0,0 0,0 0,0 0,0 Sıcak suyun ortalama sıcaklığı, ( 3 + /, ( o C 9,5 70,5 70,4 70, 70,1 Ortalama sıcaklıkta özgül ısı kaastes, C (kj/kgk 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19 Deb ölçer grşnde suyun özgül kütles, ρ (kg/m Ortalama sıcaklıkta termal letkenlk, k (W/mK 0, 0, 0, 0, 0, Ortalama sıcaklıkta Vskozte μ (10 Nsm Ortalama sıcaklıkta Prandtl Sayısı, Pr,5,5,5,5,5 Ortalama sıcaklıkta Reynoldss sayısı, Re Ortalama sıcaklıkta Nusselt sayısı, Nu İçtek borunun ürüzlülük katsayısı, λ Basınç kaybı, Pa Ortalama sıcak su sıcaklığı 3 + m 7, + 7 9,5 o C V ρ 5, 978 0,084 kg/s olarak bulunur Q m& C 3 0,0844, (7, Watt ( U m& ρ S 0, ,75 m/s 3 1 (7, 70,8 (7 5,7 θ,03 K 3 1 7, 70,8 Ln( Ln( 7 5,7 h Q Aθ ç ,01 18 W/m K,03 hl 18 0,0079 Nu 151 k 0, 10

11 Atmaca, M eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( ud ρ Re μ 1,75 0, Benzer hesalamalar ablo da sunulmuştur Basınç kaybı hesabı: Isı değştrcde kullanılan çtek bakır borunun ç çaı 79 mm, dış çaı 95 mm, tolam uzunluğu 1050 mm, ısı transfer alanı 0088 m olu ürüzlülük oranı ε/d dür Moody dyagramından [5] ε/d ye bağlı olarak sürtünme (ürüzlülük katsayıları (λ ablo da verlmştr Bu durumda yük kaybı, l v h λ, le basınç düşüşü se Δ P ρ g h denklemler le hesalanmıştır Farklı Reynolds sayıları çn elde d g edlen değerler ablo da gösterlmş olu Reynolds sayısına bağlı ürüzlülük katsayısı grafğ Şekl da gösterlmştr λ Re Şekl Reynolds sayısına göre kayı katsayısı değşm Reynolds sayısının sabt olması durumunda se; Deneye başlamadan önce kullanılacak olan Reynolds sayısının 0000 olduğuna karar verlmştr Daha sonra bu Reynolds sayısına göre Prandtl sayısı ve ortalama sıcaklık çn yaklaşık kütlesel deb değer belrlenmştr Benzer hesalamaların sonuçları ablo 7 de gösterlmştr 11

12 eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Klask Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybı ablo 7 Reynolds Sayısının sabt olması durumda ölçülen değerler DENEY Metal cdarı grş sıcaklığı, 1 ( o C 70,5 0,8 47,4 38, Metal cdarı çıkış sıcaklığı, ( o C ,,8 Grştek sıcak akışkanın sıcaklığı, 3 ( o C 73,3 3,1 51,3 4,3 Brnc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, t 4 ( o C 71,7 1,5 49,5 40,1 İknc arada sıcak akışkanın sıcaklığı, 5 ( o C 8,3 58, ,4 Çıkıştak sıcak akışkanın sıcaklığı, ( o C,9 5 41,9 35 Grş/çıkışta soğuk akışkanın sıcaklığı, 7 ( o C 0, 47, 34 4, Brnc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 8 ( o C 50,1 37,3 18,8 İknc arada soğuk akışkanın sıcaklığı, 9 ( o C 33,1 4,1 17,7 13,4 Grş/Çıkışta soğuk akışkanın sıcaklığı, 10 ( o C 8,8 8, 7,7 7, Sıcak suyun gösterge debs, V (l/dak 3 3,5 4 4, Sıcak suyun gerçek debs, m (kg/s 0,048 0,057 0,05 0,075 Soğuk suyun gerçek debs, m o (kg/s 0,01 0,015 0,0 0,038 Sıcak suyun ortalama sıcaklığı, ( 3 + /, ( o C 70,1 59,55 49,1 38,5 Ortalama sıcaklıkta özgül ısı kaastes,c (kj/kgk 4,19 4,19 4,19 4,19 Deb ölçer grşnde suyun özgül kütles, ρ (kg/m Ortalama sıcaklıkta termal letkenlk, k (W/mK 0, 0,51 0,41 0,8 Ortalama sıcaklıkta Vskozte μ (10 Ns/m Ortalama sıcaklıkta Prandtl Sayısı, Pr,55 3 3,55 4,3 Ortalama sıcaklıkta Reynoldss sayısı, Re Ortalama sıcaklıkta Nusselt sayısı, Nu , Reynolds sayısının sabt olması durumunda Prandtl sayısına karşılık Nusselt sayısının grafğ Şekl 7 de verlmştr Nu ReSt NuαPr 0,47,5 3 3,5 4 4,5 Pr Şekl 7 Prandtl sayısına göre Nusselt sayısının değşm Brnc deney şlem netcesnde Pr sabt olduğunda İknc deney şlem netcesnde Re sabt olduğunda Her ks de değşken olduğunda se 0,79 Nu α Re 0,47 Nu α Pr 0,79 0,47 Nu α Re Pr veya 0,79 0,47 Nu k Re Pr dır Her k şlemden elde edlen blgler kullanılarak, ablo 8 ve Şekl 8 oluşturulmuştur 1

13 Atmaca, M eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( ablo 8 Nusselt sayısına karşılık gelen Re 0,79 Pr 0,47 değerler Nu , Re Pr,5,5,5,5,5,55 3 3,55 4,3 Re 0,79 Pr 0, , 515, , 3740,1 3880,5 4188,5 4533,4 490, Nu0,053Re 0,79 Pr 0, Nu Re 0,79 Pr 0,47 Şekl 8 Nusselt sayısı le Re 0,79 Pr 0,47 sayısı arasındak lşknn gösterlmes ablo 8 ve Şekl 8 den aşağıdak eştlk elde edlmştr Nu 0,053Re 0,79 Pr 0,47 4 Sonuçlar ve artışma Isı değştrcye zıt yönlü akım çn bağlantı yaılarak, sıcak suyun debs m 0,079 kg/s ve souğk suyun debs m o 0,045 kg/s olması durumunda k akış arasındak tolam ısı transfer U 413 W/m K olarak bulunmuştur Soğutma suyunun hızı sabt kaldıkça, borunun dış kısmındak yüzey ısı letm katsayısı sabt kalmaktadır Bununla brlkte, boru ç yüzeynn yüzey ısı letm katsayısı sıcak suyun debsne bağlı olarak hızlı şeklde değşmektedr olam ısı transfer katsayısı, ç borudak akışkan hızının ısı letm katsayısına olan etksn yansıtmaktadır Akışkan debs ve grş koşulları değştrlmeden yaılan şlemlerde aralel akışta, zıt yönlü akışa göre daha az ısı letm olmaktadır Zıt yönlü akış durumunda, Prandtl (Pr sayısı sabt tutularak, Nusselt (Nu sayısına bağlı olarak Reynolds (Re sayısı bulunmuş, daha sonra Reynolds (Re sayısı sabt tutularak, Nusselt (Nu sayısına bağlı olarak Prandtl sayısı (Pr belrlenmştr Sonuçta, elde edlen katsayı Nu 0,053Re 0,79 Pr 0,47 amrk bağıntısı elde edlmş olu Dttus- Boelter (Nu003Re 08 Pr 04 bağıntısıyla benzerlk göstermektedr 5 Semboller θ : Geometrk ortalama sıcaklık ( o C C : Özgül ısı (J/kgK h : Sıcak akışkan tarafında ısı taşınım katsayısı (W/m K 13

14 eknolojk Araştırmalar: MED 00 ( Klask Isı Değştrcsnde Isı ransfer ve Basınç Kaybı h o : Soğuk akışkan tarafında ısı taşınım katsayısı (W/m K m : Sıcak suyun kütlesel debs (kg/s m o : Soğuk suyun kütlesel debs (kg/s Nu : Nusselt sayısı Pr : Prandtl sayısı Q : Sıcak akışkandan alınan ısı mktarı (W Q o : Soğuk akışkandan alınan ısı mktarı (W Re : Reynolds sayısı : Sıcaklık ( o C U : olam ısı transfer katsayısı (W/m K λ : Pürüzlülük katsayısı Kaynaklar [1] Kurtbaş, İ,Gülçmen, F, Durmuş, A, Değşk Kanatcıklar Kullanarak Sabt Isı Akısına Sah Br Isı Değştrcsnn Etkenlğn Artırma, Isı Blm ve eknğ Dergs, 4 ( [] Buch, JM, Convectve Heat ransfer n A Channel wth Perforated Rbs, Int J herm Sc, 41 ( [3] Dağsöz, AK, (1989, Isı Geçş, Emre Matbaacılık, 4 Baskı, İÜ Makne Fak, İst [4] PA Hlton Ltd, Sudan-Suya ürbülanslı Akışlı Isı aşınım Chazı, Deney İşlemler ve Bakım Ktabı, 1995 [5] Frank M Whte, Çevr: Kadr Kırkkörü, Erkan Ayder, Akışkanlar Mekanğ, ürkçe 4Baskı 14