Abs tract: Key Words: Seyhan UYGUR ONBAŞIOĞLU S. Aslı KAYIHAN Deniz YILMAZ



Benzer belgeler
HESAPLAMALI ISI-KÜTLE GEÇİŞİ İLE YOĞUŞMA VE BUHARLAŞMANIN MODELLENMESİ

TAM KLİMA TESİSATI DENEY FÖYÜ

İKLİMLENDİRME DENEYİ FÖYÜ

TARIMSAL YAPILAR. Prof. Dr. Metin OLGUN. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 5 PSİKROMETRİK İŞLEMLERDE ENERJİ VE KÜTLE DENGESİ

Proses Tekniği TELAFİ DERSİ

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

Radyatör Arkalarına Yerleştirilen Yansıtıcı Yüzeylerin Radyatör Etkisi

TAŞINIMIN FİZİKSEL MEKANİZMASI

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

TERMODİNAMİK LABORATUVARI TAM KLİMA TESİSATI DENEYİ

ISI TEKNİĞİ LABORATUARI-2

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

KONVEKTİF KURUTMA. Kuramsal bilgiler

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFERİ LABORATUARI

ĠKLĠMLENDĠRME DENEYĠ

DENEY FÖYÜ DENEY ADI ĐKLĐMLENDĐRME TEKNĐĞĐ DERSĐN ÖĞRETĐM ÜYESĐ DOÇ. DR. ALĐ BOLATTÜRK

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

Bölüm 8 EKSERJİ: İŞ POTANSİYELİNİN BİR ÖLÇÜSÜ. Bölüm 8: Ekserji: İş Potansiyelinin bir Ölçüsü

Kurutma Tekniği. Nemli Havanın Tanımı

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Sürekli Rejimde İletim Çok Boyutlu 77. Giriş 1. Sürekli Rejimde İletim Bir Boyutlu 27. Geçici Rejim Isı İletimi 139

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

KAYNAMALI ISI TRANSFERİ DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

1. HAFTA Giriş ve Temel Kavramlar

Makale. ile ihtiyacın eşitlendiği kapasite modülasyon yöntemleri ile ilgili çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiştir

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

Deneyin Adı: İklimlendirme Sistemi Test Ünitesi (Yaz Çalışması)

BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ

RADYATÖR ARKALARINA YERLEŞTİRİLEN YANSITICI YÜZEYLERİN RADYATÖR ETKİNLİĞİNE ETKİSİ

KONUTLARDA VE SANAYİDE ISI YALITIMI İLE ENERJİ TASARRUFU - SU YALITIMI EĞİTİMİ VE GAP ÇALIŞTAYI

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

Borularda Akış. Hesaplamalarda ortalama hız kullanılır.

ISI VE SICAKLIK. 1 cal = 4,18 j

SOĞUTMA KULESİ AMAÇ. Soğutma kulesine ait temel özelliklerin ve çalışma prensiplerinin öğrenilmesi.

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

Kalorifer Tesisatında Hidrolik Dengesizliğin Radyatör Debileri ve Isı Aktarımlarına Etkisi

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

M 324 YAPI DONATIMI ISITICI ELEMANLAR. Dr. Salih KARAASLAN. Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

f = =

Bölüm 4 Zamana Bağlı Isı İletimi

Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DENEYİN ADI: İKLİMLENDİRME-I DENEYİN AMACI:

YÜZEYDE YOĞUġMA PROBLEMĠ

Isı transferi (taşınımı)

KAYNAMALI ISI TRANSFERİ DENEYİ

Dr. Murat Çakan. İTÜ Makina Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü BUSİAD Enerji Uzmanlık Grubu 17 Nisan 2018, BURSA

Soru No Program Çıktısı 3, ,10 8,10

Binanın Özgül Isı Kaybı Hesaplama Çizelgesi

EVAPORATİF SOĞUTMA DENEYi

DC FREE COOLING. Veri Merkezi Serbest Soğutma Yöntemleri. Osman Uzuner. Vakıfbank Merkezi Sistem Yönetimi Veri Merkezi Operasyon

Isı Yalıtım Projesini Yapanın ONAY

İÇİNDE OTURAN İNSAN OLAN RADYATÖRLE ISITILAN BİR ODADAKİ ISIL KONFOR, AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN ÜÇ BOYUTLU SAYISAL ANALİZİ

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

BÖLÜM 3 BUHARLAŞMA. Bu kayıpların belirlenmesi özellikle kurak mevsimlerde hidrolojik bakımdan büyük önem taşır.

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Açılış-Genel Bilgiler Kursun amacı, kurs genel tanıtımı, derslerle ilgili bilgiler

ISI DEĞİŞTİRİCİLERİN TASARIMI [1-4]

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Doğu Akdeniz Bölgesindeki Mevsimsel Hava Değişikliklerin İnsan Vücudundan Transfer Edilen Isı Kaybı Üzerindeki Etkileri

Proses Tekniği HAFTA KURUTMA

KMM 302 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

Fiziksel bir olayı incelemek için çeşitli yöntemler kullanılır. Bunlar; 1. Ampirik Bağıntılar 2. Boyut Analizi, Benzerlik Teorisi 3.

GEMĐLERDE KULLANILAN VAKUM EVAPORATÖRLERĐNDE OPTĐMUM ISI TRANSFER ALANININ BELĐRLENMESĐ

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

ISITMA HAVALANDIRMA SICAK SU HAZIRLAMA

T.C RECEP TAYYİP ERDOĞAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI 1 DERSİ TERMAL İLETKENLİK DENEYİ DENEY FÖYÜ

HAVA ARAÇLARINDAKİ ELEKTRONİK EKİPMANLARIN SOĞUTULMASINDA KULLANILAN SOĞUTMA SIVILARININ PERFORMANSA BAĞLI SEÇİM KRİTERLERİ

İNDİREK / DİREK EVAPORATİF SOĞUTMA SİSTEMLERİ KOMBİNASYONU

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KMM 302 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I BUHARLAŞTIRMALI SOĞUTMA DENEYİ

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Evaporatif Soğutma Deney Raporu

Makine Mühendisliği Bölümü Isı Transferi Ara Sınav Soruları. Notlar ve tablolar kapalıdır. Sorular eşit puanlıdır. Süre 90 dakikadır.

Chapter 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU

SOĞUTMA KULESİ EĞİTİM SETİ DENEY FÖYÜ

ISI TRANSFERİ. Doğal Taşınım

11. BÖLÜM: TOPRAK SUYU

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR LABORATUVARI BUHAR TÜRBİNİ DENEYİ FÖYÜ

Yatay Katmanlı Topraklarda Katman Fiziksel Özelliklerinin Toprak Sıcaklığına Etkisi

BİNA HAKKINDA GENEL BİLGİLER

BİR OFİS BİNASININ DEĞİŞKEN HAVA DEBİLİ İKLİMLENDİRME SİSTEMİNİN MODELLENMESİ VE KONTROLÜ

Abs tract: Key Words: Ebru Mançuhan

BÖLÜM 3. Yrd. Doç.Dr. Erbil Kavcı. Kafkas Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü

Transkript:

Seyhan Uygur onbasioglu:sablon 02.11.2012 15:28 Page 37 Hesaplamalı Isı-Kütle Geçişi ile Yoğuşma ve Buharlaşmanın Modellenmesi Seyhan UYGUR ONBAŞIOĞLU S. Aslı KAYIHAN Deniz YILMAZ Abs tract: ÖZET Havanın şartlandırılması, kurutma, gıda depolama gibi geniş bir yelpazedeki amaçlara yönelik uygulamalarda, havanın bir yüzeyle teması ve bu yüzey aracılığıyla bir akışla ısı alışverişi sözkonusudur. Isı alışverişi, hem havanın hem de bu akışkanın hareketinden etkilendiği için, tüm ısıtma, soğutma ve havalandırma uygulamalarında sıcaklık alanı ile birlikte, hız alanının da bulunması önemlidir. Son yıllarda gittikçe yaygınlaşan ticari paket programlar, sıcaklık ve hızın konuma bağlı dağılımlarını ve zamana bağlı değişimlerini bulmayı olanaklı kılan, kullanıcı dostu tasarım araçları olmuşlardır. Bu programlar, momentum ve enerji denklemlerine ilave olarak, kütle transportu denklemini de çözdükleri için, psikrometri nin kapsamını oluşturan, nemli havanın irdelenmesi de kolaylaşmıştır. Ancak; tesisat uygulamalarının birçoğunda karşılaşılan, soğuk yüzeyde yoğuşma ya da gıda saklanması problemlerinde, gıdanın içerdiği suyun buharlaşmasından dolayı havanın neminde oluşan artış, bu programlarla doğrudan simule edilememektedir. Kullanıcının, faz değişimlerini bu programa tanıtabilmesi için ek kodlar yazması gerekmektedir. Bu çalışmada, Fluent programının, user defined function modülü, psikrometrik açıdan yoğuşma ve buharlaşmayı programa tanıtacak şekilde kullanılmıştır. Deneysel sonuçlarla karşılaştırılan her iki örnek çalışmada (soğuk tavan uygulamalarında yoğuşma ve kapalı hacimde kurutma), psikrometrik bağıntılar, kütle transportu ve enerji denklemine kaynak terimi olarak ilave edilmişlerdir. Sonuç olarak; kütle transportu - enerji dengesi ilişkisi bağlamında, psikrometrik açıdan kritik olan değerlerin, hesaplamalı yöntemlerle, tasarım öncesinde öngörülmesi olanaklı olmaktadır. Since they do not release the open sources, the commercial soft wares are not very helpful in modeling the phase change phenomena such as condensation on the cold surfaces or evaporation during the drying processes. These events should be included by the source terms of the transport equations and the user needs to define them within the contents of a code. For FLU- ENT, it is called User Defined Function, UDF. In the current study, the examples of UDF applications for condensation and drying processes are presented. Anahtar Kelimeler: Yoğuşma, Buharlaşma, Sayısal Model, UDF 1. GİRİŞ İçinde nem kaynağı olan hacimlerin ısıtılması sırasında buharlaşma sonucu açığa çıkan buharın dağılımı birçok uygulamada tasarımı önemli ölçüde etkiler. Örneğin; kurutma işleminin amacı, kurutulması istenen hacmin emmiş olduğu suyu buharlaştırmak olduğuna göre, su buharının bu hacmin içerisindeki ve çevresindeki dağılımı, kurutma hızını etkileyecektir. Aynı şekilde, soğutulan bir hacimde Key Words: Condensation, Evaporation, Computational Model, UDF Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012 37

Seyhan Uygur onbasioglu:sablon 02.11.2012 15:28 Page 38 nemli havanın soğuk yüzeylerle teması, hava içerisindeki su buharının yoğuşmasına neden olacaktır. Isıtılan veya soğutulan bir hacimde, havanın doğal ya da zorlanmış hareketine ilave olarak, hava içerisindeki su buharının dağılımını verecek yönetici denklemlerin de çözülmesi gereklidir. Bu transport denklemleri kütlenin, momentumun ve enerjinin korunumunu temsil etmektedirler. Konfor ve hedef açısından hava içerisindeki su buharı için yazılan transport denklemi de bileşenlerin korunumu şeklinde bu denklemlerle birlikte çözülmektedir. Son yıllarda; programların kullanım kolaylıkları ve artan bilgisayar hızları, bu denklemlerin çözümünde paket program uygulamalarını yaygınlaşmıştır. Ancak; bu programların kaynak kodları kapalı olduğu için, bu denklemlerin genel yapılarının dışına çıkılamamaktadır. Bir yönetici denklemin genel yapısı aşağıdaki şekilde ifade edilebilir: Bağımlı değişkenin zamana göre değişimi + bağımlı değişkenin taşınımı bağımlı değişkenin difüzyonu + bağımlı değişkenin üretimi / tüketimi (1) Örneğin, enerji denklemi için sıcaklığın zamana göre değişimi ile taşınımla ısı geçişinin toplamı, iletimle ısı geçişi, ısı üretimi ve viskoz dissipasyon toplamına eşit olacaktır. Sayısal açıdan, (1) denkleminin sağ tarafındaki son terim kaynak terimi olarak ifade edilir. Bağımlı değişken φ olarak adlandırılırsa, (1) denklemi; D q V. Vφ + KAYNAK (2) D t şeklinde olacaktır. Örneğin; momentum denklemindeki basınç gradyanı ve bünye kuvvetlerini temsil eden terimler; enerji denkleminde viskoz dissipasyon ve enerji üretimi terimleri kaynak terimleridir. Ticari yazılım programları, bu terimlerin bir bölümünün çözümlemede kullanılmasına olanak tanır. Ancak; problemin özelliğine göre değerlendirilmesi gereken kaynak terimleri ticari programların verimliliğini azaltmaktadır. Isıtma ve soğutma uygulamalarındaki buharlaşma ve yoğuşmanın çözümlenmesi de bu tür bir problem olarak ele alınmalıdır. Aslında, ticari programların hemen hepsi iki fazlı akışı çözebilmektedirler. Ancak; buradaki iki faz, önceden oluşmuş fazların birlikte bir kanalda akması şeklindedir ve en fazla bu akış sırasındaki yüzey gerilmeleri kaynak terimi olarak programa girilebilmektedir. Fakat; faz değişimi için ayrı bir kod yazımı gerekecektir. 2. FAZ DEĞİŞİMİNİN MODELLENMESİ VE PSİKROMETRİ Faz değişimi iki başlık altında incelenebilir: i- İki fazlı akışta, yönetici denklemler her iki faz için ayrı ayrı veya birlikte çözülebilmekte [1], faz değişimi bu denklemlere kaynak terimi olarak girmektedir. ii- Isıtma soğutma uygulamalarında, fazdeğişimi havanın içerisindeki su buharının yoğuşması veya nemli bir hacmin içerisindeki suyun buharlaşmasıdır. Bu durumda, kaynak terimi, bileşenlerin korunumu denklemindedir. Bileşenlerin korunumu denklemi, psikrometrik uygulamada, havanın özgül nemi için yazılımış transport denklemidir: FLUENT paket programında, her iki durumda da dışarıdan kod yazılması gerekmektedir. Bu çalışmanın konusu, psikrometrik uygulamalar olduğu için, ikinci problem üzerinde durulacaktır. Bu uygulamalarda, program tarafından çözülen bileşenin korunumu denklemi aşağıdaki şekildedir: (3) Burada C, hava içerisindeki su buharı kütlesinin toplam hava kütlesine oranıdır [2]. Bu oranın, subuharı kütlesi/kuru hava kütlesi oranına eşit alınması önemli bir fark oluşturmamaktadır. 38 Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012

Seyhan Uygur onbasioglu:sablon 02.11.2012 15:28 Page 39 Yoğuşmadan ya da buharlaşmadan dolayı, C bağımlı değişkeninde bir artış (üretim) ya da azalış (tüketim) olduğunda, bu olayı temsil eden terimin (3) denklemine kaynak terimi olarak girilmesi gerekir. Bu terimin kullanıcı tarafından ifade edilip programa tanıtılması için yoğuşma ve buharlaşma aşamaları doğru tanımlanmalıdır. Ayrıca; bu faz değişimi nedeniyle, (4) şeklinde bir enerji üretim veya tüketim terimi enerji m denklemine ilave edilmelidir. (Burada, m b, birim hacim başına yoğuşan su buharı veya buharlaşan su; h fg ise gizli ısıdır.) Dışarıdan kod yazılarak programa tanıtılması, UDF (User Defined Function) oluşturulması olarak adlandırılır. Yoğuşmayı temsil eden UDF kodunun adımları aşağıdaki şekildedir: 1. Ana programın belirlediği sıcaklık dağılımından doyma basıncı hesaplanır. 2. Bu basınçtaki özgül nem miktarı hesaplanır: w sat = P sat / ρr su T 3. Soğuk yüzeye en yakın akış hücresinde λ w sat w olup olmadığı sorgusu yapılır. λ, burada, sayısal nedenlerden dolayı kullanılan, 0.9 1.0 aralığında bir rahatlatma katsayısıdır. Bu sorguya yanıt olumlu ise, diğer bir deyişle, o hücrede, mutlak nem değeri doyma değerini geçmişse yoğuşma vardır. Yoğuşan su buharı miktarı, (w w sat )ρ/(t 2 t 1 ) şeklinde (3) denklemine, bu miktarın, o sıcaklıktaki gizli ısı ile çarpımı da enerji denklemine eklenir. Buharlaşma için, ısıtılan hacim ile ısıtmanın yapıldığı hacim ayrı ayrı incelenerek, iki hacim arasındaki ortak yüzeyler kütle geçirgen şekilde programa tanıtılır. Buharlaşmayı modelleyen UDF adımları ise şöyle özetlenmiştir: 1. Isıtmanın yapıldığı hacimde, ana programdan elde edilen sıcaklık dağılımına göre doyma basıncı hesaplanır. 2. Isıtılan hacimde ana programdan elde edilen sıcaklık dağılımına göre doyma basıncı hesaplanır. 3. İki basıncın farkı kullanılarak (5) denkleminden [3], ısıtılan hacmin birim yüzey alanından olan buharlaşma hesaplanır. Burada; m b ; malzeme tabakasından geçen su buharı akısını, Γ; malzemenin su buharı geçirgenliğini, Δy ise tabakanın kalınlığını göstermektedir. (5) denkleminden elde edilen değer, ısıtılan hacmin malzeme yapısına göre belirlenmiş olan spv (surface per volume) değeri [4] ile çarpılarak birim hacim başına buharlaşma hesaplanır, (3) denklemine tanıtılır; daha sonra gizli ısı ile çarpılarak enerji denklemine verilir. Her iki algoritmada, bazı büyüklüklerin, örneğin hesaplanan doyma basıncı değerinin her iterasyon öncesi ana programda ve UDF kodunda güncellenmesi şarttır. 3. KURUTMA UYGULAMASI Thorvaldsson ve Janestad tarafından yapılan çalışmada [5] francala ekmek, geleneksel bir fırında, 210 C fırın içi sıcaklığında, doğal taşınımla, kurutulmaktadır (Şekil 1). Bu kurutma işleminde alınan ölçümler, yukarıda anlatılan UDF modelinin doğrulanmasında kullanılmıştır. Şekil 1. Kapalı Bir Hacimde Ekmek Kurutulması [5] FLUENT programında yapılan çözümlemede fırının iç kısmındaki ve poroz yapı olarak tanıtılan Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012 39

Seyhan Uygur onbasioglu:sablon 02.11.2012 15:28 Page 40 ekmek bölgesindeki boşluklardaki sıcaklık dağılımına göre hesaplanan doyma basıncı değerleri her iterasyonda güncellenerek, UDF koduna gönderilmiştir. Burada, ekmeğin birim yüzeyinden buharlaşan suyun miktarı, (5) denklemi kullanılarak belirlenmiştir. Ekmek için geçirgenlik ve spv değerlerinin çarpımı 10-11 mertebesinde alınmıştır. Başlangıçta, ekmeğin % 40 nemli olduğu kabülü ile yapılan deneylerle, UDF katkılı modellemenin karşılaştırması Şekil 2-3 de görülmektedir. Modelleme ile ekmeğin yüzeyinde ve merkezinde elde edilen su buharı miktarları ile ekmeğin içinde kalan nem hesaplanmıştır. Yüzeyde ve merkezde, modelin belirlediği, kalan su yüzdesi, toplam kurutma süresinin yarısı kadar bir zaman içerisinde deneysel sonuçlarla uyum içerisindedir. Ancak; nem miktarı %5 e düştüğünde, kuruma, yavaşlayarak sürmektedir. Modelin bu durumu yansıtmayışının nedeni, ekmeğin geçirgenlik değerinin ve poroz yapısının, içerdiği nem miktarına bağlı olarak değişmesidir. Bu değişimin de UDF kodu ile programa tanıtılması olanaklıdır. Şekil 2. Kurutulan Ekmeğin Yüzeyinde Kalan Nem Miktarı İçin Deney [5] ve Model Sonuçları [Bu Çalışma]. 4. SOĞUK TAVAN UYGULAMASI Soğutmalı asma tavan sistemi; metal asma tavan sistemine benzeyen, üstüne monte edilmiş borulardan sıcak veya soğuk suyun geçmesiyle insanların bulunduğu ortamı iklimlendirerek konfor seviyesinde tutmaya yarayan bütün bir sistemdir. Tavandan soğutma sistemlerinin olumlu ısıl konfor özelliklerinin yanında, uygulanmasını zorlaştıran en önemli dezavantajı yoğuşmadır. Tavan panellerinden maksimum performansı elde etmek için, tavan yüzey sıcaklığının çiğ noktası sıcaklığının altına düşmemesi amacıyla sürekli kontrol altında tutulması gereklidir [6]. Şekil 3. Kurutulan Ekmeğin Merkezinde Kalan Nem Miktarı İçin Deney [5] ve Model Sonuçları [Bu Çalışma]. Bu çalışmada ise, tavandan soğutulan kapalı bir hacimde sıcaklık ve nem dağılımını incelemek amacıyla bir sayısal model oluşturulmuş ve bu sayısal model deneyler ile doğrulanmıştır. Literatürdeki 40 Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012

Seyhan Uygur onbasioglu:sablon 02.11.2012 15:28 Page 41 diğer çalışmalardan farklı olarak, tavandan soğutulan test odasının (Şekil 4) içinde, herhangi bir havalandırma sistemi kullanılmamış, nem alıcı yerleştirilmemiş, farklı parametrelerin oda içerisindeki sıcaklık ve nem dağılımı üzerine etkileri araştırılmıştır. Yine aynı oda içerisinde nem üretimi yapılmış ve bunun için oluşturulan sayısal modele, yukarıda anlatılan şekilde UDF kodu eklenmiştir. Sayısal ve deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen özgül nem değerleri Şekil 5 de gösterilmektedir. Özgül nem değerlerinin, yoğuşmanın başlamasından sonra, sabit kaldığı, hem deneysel, hem de modelleme sonuçlarından görülmekte; soğuk yüzeyde yoğuşmayı modellemek üzere yazılan UDF kodunun, deneylerle uyumlu sonuçlar verdiği anlaşılmaktadır. 5. SONUÇ VE ÖNERİLER Bu bildiride özetlenen çalışmalar aşağıdaki noktaları tartışmaya açmaktadır: Isıtma ve soğutma uygulamalarında faz değişimi enerji tüketimi açısından irdelenmesi gereken bir konudur. Isıtma ve kurutma gibi işlemlerde, buharlaşma ve oluşan buharın psikrometriye etkisi, buharın taşınımı ve difüzyonu birlikte modellenerek incelenmelidir. Soğuk tavan uygulamaları gibi alternatif iklimlendirme sistemlerinde ve diğer işlemlerde nemli havanın soğuk yüzey ile teması sonucu oluşan yoğuşma, konforu ve işlemin amacını olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle yoğuşmanın da modellenmesi gereklidir. Son yıllarda kullanımı yaygınlaşan ticari paket programlar, kapalı kodlar olduklarından, faz değişiminin bu programlarla modellenmesinde zorluklar yaşanmaktadır. Bu kodlara kullanıcı tarafından tanımlanmış kodlar anlamına gelen UDF modüllerinin yazılması gereklidir. UDF modüllerinin kurutma, gıda Şekil 4. Tavandan Soğutma Yapılan Test Odasının Şematik Gösterimi. Şekil 5. Tavandan Soğutulan Odanın, Tavan (a) ve Merkezinde (b), Özgül Nemin Yatay Boyunca Değişimi. Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012 41

Seyhan Uygur onbasioglu:sablon 02.11.2012 15:28 Page 42 saklama, soğuk tavan uygulamaları gibi konularda yazılması için yönetici denklemlerin yapısı ve psikrometri arasındaki ilişkiler doğru kurulmalıdır. Nemli havanın içerisindeki su buharı miktarının soğuk yüzeyde yoğuşma veya bir hacimdeki buharlaşma nedeniyle değişimi difüzyon ve faz değişimini birlikte içermekte; bu değişimler malzeme yapısına bağlı olmaktadır. Psikrometri, malzeme yapısı ve hesaplamalı ısı ve kütle geçişi arasındaki ilişkiyi kurgulamak amacıyla, uygulamadaki senaryolar modellenmeli ve deneylerle doğrulanmalıdır. KAYNAKLAR [1] Carey Vp, Liquid-vapor phase-change phenomena: an introduction to the thermophysics of vaporization and condensation processes in heat transfer equipment, Carey, Van P. Washington, D.C. : Hemisphere Pub. Corp., 1992. [2] Fluent 6.3 User s Guide, 2006 [3] Ashrae 2005. Handbook: Fundemantals, USA [4] Nield D., Bejan A., Convection in Porous Media, Springer-Verlag, New York, 2006. [5] Thorvalddson K., Janested H., A model for simultaneous heat, water and vapour diffusion, Journal of Food Engineering, 40, 167-172, 1999. [6] Catalina T., Virgone J:, Dynamic Simulation Regarding The Condensation Risk On a Cooling Ceiling Installed In An Office Room, Proceedings: Building Simulation 2007. 42 Tesisat Mühendisliği - Sayı 131 - Eylül/Ekim 2012