İÇERİSİNDE DELİNMİŞ KARE İĞNE KANATÇIKLAR BULUNAN KARE KANALDA İKİ OPTİMİZASYON TEKNİĞİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Benzer belgeler
Makine Öğrenmesi 10. hafta

UYUM ĐYĐLĐĞĐ TESTĐ. 2 -n olup. nin dağılımı χ dir ve sd = (k-1-p) dir. Burada k = sınıf sayısı, p = tahmin edilen parametre sayısıdır.

Deney No: 2. Sıvı Seviye Kontrol Deneyi. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Dijital Kontrol Laboratuvar Deney Föyü Deneyin Amacı

TE 06 TOZ DETERJAN ÜRETİM TESİSİNDEKİ PÜSKÜRTMELİ KURUTMA ÜNİTESİNDE EKSERJİ ANALİZİ

ÇOKLU REGRESYON MODELİ, ANOVA TABLOSU, MATRİSLERLE REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ,REGRES-YON KATSAYILARININ YORUMU

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Çok Parçalı Basınç Çubukları

Adi Diferansiyel Denklemler NÜMERİK ANALİZ. Adi Diferansiyel Denklemler. Adi Diferansiyel Denklemler

ÇOK DEĞİŞKENLİ OLASILIK DAĞILIMLARI

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 1 ÇOKLU ISI DEĞİŞTİRİCİSİ DENEYİ

4.5. SOĞUTMA KULELERİNİN BOYUTLANDIRILMASI İÇİN BİR ANALIZ

Korelasyon ve Regresyon

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Soğutucu Akışkan Karışımlarının Kullanıldığı Soğutma Sistemlerinin Termoekonomik Optimizasyonu

BÖLÜM II D. YENİ YIĞMA BİNALARIN TASARIM, DEĞERLENDİRME VE GÜÇLENDİRME ÖRNEKLERİ ÖRNEK 20 İKİ KATLI YIĞMA KONUT BİNASININ TASARIMI

Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

ULTRA YÜKSEK MOLEKÜLER AĞIRLIKLI POLİETİLENİN MATKAPLA DELİNMESİNDE DELİK HASSASİYETİNİN PRATİK BİR YÖNTEMLE BELİRLENMESİ ÖZET ABSTRACT

3. Parçaları Arasında Aralık Bulunan Çok Parçalı Basınç Çubukları

Sistemde kullanılan baralar, klasik anlamda üç ana grupta toplanabilir :

Bulanık Mantık ile Hesaplanan Geoid Yüksekliğine Nokta Yüksekliklerinin Etkisi

ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Mukavemet I Vize Sınavı (2A)

Doğrusal Korelasyon ve Regresyon

X, R, p, np, c, u ve diğer kontrol diyagramları istatistiksel kalite kontrol diyagramlarının

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

2.7 Bezier eğrileri, B-spline eğrileri

5.3. Tekne Yüzeylerinin Matematiksel Temsili

YARI-KÜRESEL ENGEL KONULAN BİR KANAL İÇERİSİNDE ISI GEÇİŞİ VE AKIŞIN SAYISAL İNCELENMESİ

TÜRKİYE DEKİ 380 kv LUK 14 BARALI GÜÇ SİSTEMİNDE EKONOMİK YÜKLENME ANALİZİ

YAYILI YÜK İLE YÜKLENMİŞ YAPI KİRİŞLERİNDE GÖÇME YÜKÜ HESABI. Perihan (Karakulak) EFE

Toplam Eşdeğer Deprem Yükünün Hesabı Bakımından 1975 Deprem Yönetmeliği İle 2006 Deprem Yönetmeliğinin Karşılaştırılması

Asimetri ve Basıklık Ölçüleri Ortalamalara dayanan (Pearson) Kartillere dayanan (Bowley) Momentlere dayanan asimetri ve basıklık ölçüleri

Dr. Kasım Baynal Dr.Melih Metin Rüstem Ersoy Kocaeli Universitesi Müh. Fak.Endüstri Müh. Bölümü Veziroğlu Yerleşkesi, KOCAELİ

İnce duvarlı yapılar, yüksek enerji sönümleme kabiliyetleri,

ENDÜSTRİNİN DEĞİŞİK İŞ KOLLARINDA İHTİYAÇ DUYULAN ELEMANLARIN YÜKSEK TEKNİK EĞİTİM MEZUNLARINDAN SAĞLANMASINDAKİ BEKLENTİLERİN SINANMASI

SICAK ÇIKIŞ YÖNÜNDE GENİŞLEYEN KONİK VORTEKS TÜP PERFORMANSININ DENEYSEL İNCELENMESİ

ANADOLU ÜNivERSiTESi BiliM VE TEKNOLOJi DERGiSi ANADOLU UNIVERSITY JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY CiltNol.:2 - Sayı/No: 2 : (2001)

ELM201 ELEKTRONİK-I DERSİ LABORATUAR FÖYÜ

DENEY 8 İKİ KAPILI DEVRE UYGULAMALARI

GRİ İLİŞKİSEL ANALİZ YÖNTEMİNE GÖRE FARKLI SERTLİKLERDE OPTİMUM TAKIM TUTUCUSUNUN BELİRLENMESİ

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

PÜRÜZLÜ AÇIK KANAL AKIMLARINDA DEBİ HESABI İÇİN ENTROPY YÖNTEMİNİN KULLANILMASI

MAK 311 ISI GEÇİŞİ YARIYIL SONU SINAVI

Kabul Edilmiş Makale/Accepted Manuscript

ATIK POLİMERİK MALZEME KATKILI BETONUN YALITIM ÖZELLİĞİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

HAFTA 13. kadın profesörlerin ortalama maaşı E( Y D 1) erkek profesörlerin ortalama maaşı. Kestirim denklemi D : t :

KAFES SİSTEMLERİN UYGULAMAYA YÖNELİK OPTİMUM TASARIMI

YAPILARIN ENERJİ ESASLI TASARIMI İÇİN BİR HESAP YÖNTEMİ

Şiddet-Süre-Frekans Bağıntısının Genetik Algoritma ile Belirlenmesi: GAP Örneği *

ÇELİK UZAYSAL ÇERÇEVE YAPILARIN OPTİMUM TASARIMI

ENERJİ. Isı Enerjisi. Genel Enerji Denklemi. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyon Kocatepe Üniversitesi 2007

kadar ( i. kaynağın gölge fiyatı kadar) olmalıdır.

Calculating the Index of Refraction of Air

PARÇALI DOĞRUSAL REGRESYON

HİDROLİK ÇALIŞMALARDA İSTATİSTİKSEL YÖNTEMLERİN KULLANIMI. İstatistiksel Maddelerin Önemi ve Sınıflandırılması

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 8

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Cilt:13 Sayı:2 sh Mayıs 2012

JFM316 Elektrik Yöntemler ( Doğru Akım Özdirenç Yöntemi) şeklinde tanımlanan Poisson denklemidir. 3-B modellemede ise (1.

Merkezi Eğilim (Yer) Ölçüleri

FLYBACK DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI VE ANALİZİ

( ) 3.1 Özet ve Motivasyon. v = G v v Operasyonel Amplifikatör (Op-Amp) Deneyin Amacı. deney 3

Basel II Geçiş Süreci Sıkça Sorulan Sorular

ORTOTROPİK ZİNCİR YAN PLAKALARINDA GERİLME YIĞILMASI KATSAYILARININ HESAPLANMASI

Sürekli Olasılık Dağılım (Birikimli- Kümülatif)Fonksiyonu. Yrd. Doç. Dr. Tijen ÖVER ÖZÇELİK

Sera İklimlendirme Kontrolü İçin Etkin Bir Gömülü Sistem Tasarımı

bir yol oluşturmaktadır. Yine i 2 , de bir yol oluşturmaktadır. Şekil.DT.1. Temel terimlerin incelenmesi için örnek devre

Çok Katlı Kompozit Çelik Çerçevelerin Genetik Algoritma ile Dinamik Sınırlayıcılı Optimizasyonu *

PROJE SEÇİMİ VE KAYNAK PLANLAMASI İÇİN BİR ALGORİTMA AN ALGORITHM FOR PROJECT SELECTION AND RESOURCE PLANNING

a IIR süzgeç katsayıları ve N ( M) de = s 1 (3) 3. GÜRÜLTÜ GİDERİMİ UYGULAMASI

BORULARDA, BORU BAĞLANTI ELEMANLARINDA VE GEÇİŞ BORULARINDA ENERJİ KAYIPLARI

İÇME SUYU ŞEBEKELERİNİN GÜVENİLİRLİĞİ

AĞIR BİR NAKLİYE UÇAĞINA AİT BİR YAPISAL BİLEŞENİN TASARIMI VE ANALİZİ

MİNİMAL SİSTEMLERDE DURUM GERİBESLEMESİ İLE KUTUP ATAMA PROBLEMİNİN NÜMERİK ANALİZİ

Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

HELİSEL BORULARDA AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN İNCELENMESİ. Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makina Eğitimi Bölümü, 23119, Elazığ

MAK-LAB006 PARALEL ZIT AKIġLI ISI DEĞĠġTĠRĠCĠSĠ DENEYĠ

Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Makine Mühendisliği, Kahramanmaraş, Türkiye

GWP Oranı Düşük Soğutucu Akışkan Karışımlarının Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevriminde İncelenmesi

BÖLÜM 7 TRANSFORMATÖRLER

MECHANICS OF MATERIALS

KIRMIZI, TAVUK VE BEYAZ ET TALEBİNİN TAM TALEP SİSTEMİ YAKLAŞIMIYLA ANALİZİ

OLASILIĞA GİRİŞ. Biyoistatistik (Ders 7: Olasılık) OLASILIK, TIP ve GÜNLÜK YAŞAMDA KULLANIMI

POLİNOMLARLA VE BULANIK MANTIK İLKELERİNE GÖRE GEOİT BELİRLEMENİN PRESİZYONA ETKİSİ

SU İHTİYAÇLARININ BELİRLENMESİ. Suİhtiyacı. Proje Süresi. Birim Su Sarfiyatı. Proje Süresi Sonundaki Nüfus

ARAŞTIRMA MAKALESİ/RESEARCH ARTICLE

dir. Bir başka deyişle bir olayın olasılığı, uygun sonuçların sayısının örnek uzaydaki tüm sonuçların sayısına oranıdır.

Türkiye deki Binalara Yönelik Soğutma Yükü Hesabı için Web Tabanlı Yazılım Geliştirilmesi

Kabul Edilmiş Makale/Accepted Manuscript

NİTEL TERCİH MODELLERİ

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi DÜZ DİŞLİ ÇARKLARIN SONLU ELEMANLAR METODU İLE MODELLENMESİ

VEKTÖRLER Koordinat Sistemleri. KONULAR: Koordinat sistemleri Vektör ve skaler nicelikler Bir vektörün bileşenleri Birim vektörler

ANOVA. CRD (Completely Randomized Design)

BOYUT ÖLÇÜMÜ VE ANALİZİ

ÇOKLU KALİTE BAŞARIM ÖZELLİKLERİNİN HEDEF PROGRAMLAMA VE TAGUCHİ YÖNTEMİ KULLANILARAK ENİYİLENMESİ

Resmi Gazetenin tarih ve sayılı ile yayınlanmıştır. TEİAŞ Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi

Bir taşıt tasarımının gerçekleştirilmesi birçok etkene bağlı

BÖLÜM 5 İKİ VEYA DAHA YÜKSEK BOYUTLU RASGELE DEĞİŞKENLER İki Boyutlu Rasgele Değişkenler

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ELEKTRİKLİ FIRINLARDA ENERJİ TÜKETİM DENEYLERİNİN MODELLENMESİ

YÖNETİM VE EKONOMİ Yıl:2006 Cilt:13 Sayı:1 Celal Bayar Üniversitesi İ.İ.B.F. MANİSA

TEİAŞ Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi. İletim Sistemi Sistem Kullanım ve Sistem İşletim Tarifelerini Hesaplama ve Uygulama Yöntem Bildirimi

Transkript:

447 İÇERİSİNDE DELİNMİŞ KARE İĞNE KANATÇIKLAR BULUNAN KARE KANALDA İKİ OPTİMİZASYON TEKNİĞİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Baram ŞAHİN Eüphan MANAY ÖZET Bu çalışmada, çersnde delnmş kare kestl ğne kanatçıklar bulunan dkdörtgen br kanala termodnamk optmzason ugulanmıştır. Boutsuz entrop üretm mktarını belrlemek çn Renolds saısı (Re=13.500, 7500 ve 4.000), akış önünde ğne kanatçık boşluk oranı (S /D=1.08, 1.944 ve 3.4) ve düşe boşluk oranı (C/H=0, 0.33 ve 1) dkkate alınmıştır. Mnmum entrop üretm aklaşımıla elde edlen sonuçlar br dğer optmzason teknğ le elde edlen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu olla, anı şartlar altında k optmzason teknğnn karşılaştırması apılmıştır. İk farklı optmzason teknğnn brlkte kullanımı optmzason açısından daha güvenlr sonuçların elde edlmesne ol açmıştır. Anahtar Kelmeler: Termodnamk optmzason, Taguch Metodu, entrop üretm, delnmş ğne kanatçıklar. ABSTRACT In ths stud, thermodnamc optmzaton n a rectangular channel equpped wth perforated pn-fns havng square cross secton has been carred out. Renolds number (Re=13.500, 7500 ve 4.000), pn-fn spacng rato n streamwse drecton (S/D=1.08, 1.944 ve 3.4) and clearance rato (C/H=0, 0.33 ve 1) have been taken nto consderaton to obtan non-dmensonal entrop generaton rate. The results obtaned va mnmum entrop generaton approach have been compared wth the results of an other optmzaton technque, Taguch method. B ths wa, the comparson of the results of two separate optmzaton technque have been made under the same condtons. The combned use of two dfferent technques has led to get more relable results wth respect to optmzaton process. Ke Words: Thermodnamc optmzaton, Taguch method, entrop generaton, perforated pn-fns. 1. GİRİŞ Yüzelern genşletlmes olula ısı transfernn artırılması agın olarak kullanılan öntemlern başında gelr. Temel ısı transfer üzenn artırılması olan bu öntemlerde kanatlar ve kanatçıklar kullanılmaktadır. Çalışmalarda geometrk düzenleme genellkle kanatlar ve kantçıklarda apılmaktadır. Kanatların geometrler değştrlerek (kare, slndr, dkdörtgen, üçgen v.s.), kantlar üzerne a da ısının transfer edleceğ üze üzerne kanatçıklar ekleerek vea üzerlernde delkler açılarak apılan geometrk modfkasonun ısı transfer üzerne etkler araştırılmaktadır. Genşletlmş üzelerden ısı transfer üzerne apılmış brçok çalışma mevcuttur. Lteratürdek son modfkasonlara gelncee

448 kadar kanat geometrs değştrme şlem önce düz kanatlardan başlamış ve daha sonra farklı varasonlarla genşletlmş üzelerden ısı transfer çalışmalarına ulaşmıştır. Kanatçıklar tabanın ısı ama üzen artırmak çn kullanılırlar ve kullanılmalarıla brlkte ısı transfer ve berabernde basınç düşüşünde artış medana getrrler. Br ğne kantçık üzernden onu çevreleen ortama transfer edlen ısı mktarı başlıca tabandak ve kanatçıklar üzerndek sıcaklık dağılımına, ğne kanatçık geometrsne ve kullanılan malzemenn termal letkenlğne, akışkanın debsne bağlıdır [1]. İğne kanat geometrsnn değştrlmesnn anı sıra anı geometrl kantların br dz halnde kullanımıla da ısı transfer üze alanı artırılmaktadır. Farklı erleşm düzenlernde (ardışık ve çapraz) br dz slndrk ğne kanatçığa at ısı transfer ve akış karakterstkler Blen ve arkadaşları [] tarafından ncelenmş ve artan ısı transfer üze alanı ve türbülanstan dolaı kantçık kullanımının ısı transfern artırdığı ve basınç düşümünde artışa ol açtığı görülmüştür. Kanat dzsnden ısı transfer çalışmalarında sık kullanılan geometrlerden br de baklava kestl kanatlardır. Isı transfer geometrk parametrelerle büük oranda değşmektedr. Kanatsız ve baklava kestl ğne kanatçıklı üzeler termal performans açısından kıaslandıklarında kanatçıklı üzeden transfer edlen ısı transfer mktarı kanatçıksız duruma göre çok büüktür [3, 4]. Kanat a da kanatçık kullanımıla genşletlmş üzelerden ısı transfer çalışmaları üze üzerne eklenen kanatların delnmes le bu alandak araştırmalara en br bout kazandırmıştır. Kanatçıklar üzernde açılan delkler ısı transfern artırmakta ve delklern artışıla (delk çapı ve saısı) ısı transfer daha da artmaktadır [5, 6, 7]. Anı saıdak kanat üzernden transfer edlen ısı açısından delk çapı artırılması delk saısının artırılmasından daha etkldr. Benzer şeklde açılı olarak açılan delkler düz açılan delklerden daha üksek ısı transfer sağlamaktadır [5]. Isı transfer delnmş kanat ükseklğnn ve kanatçıklar arası mesafenn azalmasıla artmaktadır. Bu k parametrenn artması ısı transferndek davranışa paralel olarak sürtünme katsaısının da artmasına neden olmaktadır [6, 7]. Kanal çersnde akışkan akışına maruz kalan kanatların performans analzlernde en etkl parametrelern düşe boşluk oranı (C/H) ve akış önünde kanatlar arası boşluk oranının (S/D) olduğu görülmüştür [8]. Kanatların ısı transfer karakterstkler ve termal performanslarının ncelenmesnn anı sıra ısı transferne etk eden bu ve dğer parametrelern lmtlernn blnmes ve öncelk ve hedefler dahlnde hang durumda en üksek ısı transfernn sağlanacağının blnmes gerekr. Bu gereksnm ısı transfern etkleen parametrelern optmze edlmes htacını ortaa çıkarmaktadır. Brçok araştırma ve endüstr alanında, Taguch metodu sstem performansı üzernde etkl bütün parametreler göz önünde bulundurduğundan ve gerekenden daha az saıda dene kullanarak harcanan zamanı azalttığından sıklıkla kullanılmaktadır [9, 10]. Taguch metodu termal sstemlern optmzasonunda ve sstemn optmum çalışma koşullarının belrlenmesnde agın olarak kullanılan öntemlerden brdr [11, 1]. Şahn ve Demr [6, 7] çersnde delnmş kare kestl br dz ğne kanat bulunan ısı değştrcsnn performans analzn ve optmum çalışma koşullarını Taguch öntemn kullanarak belrlemşler ve ısı transfer üzerndek en etkl parametrelern Renolds saısı, kanatçık boşluk oranı ve ükseklğ olduğunu belrtmşlerdr. Optmzason çn kullanılacak hedef fonksonları sürtünme katsaısının mnmum ve Nusselt saısının maksmum olma durumları çn belrlenmştr. Taguch metodunun dışında ne termal sstemlern optmzasonunda kullanılan ve temel entrop üretmnn mnmzasonu le lgl olan termodnamk optmzason vardır. Termal br sstemdek ekserj kabı başlıca sstem çersnde entrop üretmne neden olan tersnmezlklerle lşkldr. Termal sstemlerde tersnmezlklere ve dolaısıla ekserj kabına neden olan k ana unsurdan brncs sürtünme dğer de ısı transferdr. Ekserj kabı ve entrop üretm mktarı arasında drekt br lşk vardır ve sstem çersndek entrop üretm mnmze edlrse sstemn ekserj kabı azalacak, dolaısıla vermllğ artacaktır. Satapath [13] çersne a erleştrlmş br boruda hem lamnar akış hem de türbülanslı akış çn entrop üretm mnmzasonunu kullanarak termodnamk optmzason gerçekleştrmştr. Ya çapının boru çapına oranının optmum değern bütün durumlar çn belrlemştr. Sunulan bu çalışmada çersne delnmş kare kestl ğne kanatçıklar erleştrlmş dkdörtgen br boruda sstem performansını (ısı transfer ve sürtünme katsaısı) etkleen parametrelern optmum değerler hem Taguch metodu kullanılarak hem de termodnamk optmzason (entrop üretm mnmzasonu) kullanarak belrlenmştr. Her k optmzason öntem le elde edlen verler brbrlerle karşılaştırılarak parametrelern daha sağlıklı ve etkn br bçmde optmze edlmeler sağlanmıştır.

449. DENEY DÜZENEĞİ Detaları Şekl 1 de gösterlen dene düzeneğ başlıca ana kanal, test bölges ve kanatlardan oluşmaktadır. Kanal 0 mm kalınlığındak ahşaptan mal edlmş olup ç genşlğ 50 mm ve ükseklğ 100 mm dr. Kanalın toplam uzunluğu 3140 mm olup grş bölgesnn uzunluğu 1160 mm, test bölges 450 mm ve 350 mm çıkış bölgesnn uzunluğudur. Çevre havasına letmle olan ısı kaıplarını br alıtımla engellemek çn test bölgesnn dışı cam ünü le kaplanmıştır. Termal letkenlk ve kola üretleblrlk ve malet açsından kanatçıklar le alt taban anı malzemeden mal edlmştr. Kanatçıklar 15 mm x 15 mm lk kest alana sahptr ve Şekl a da gösterldğ gb levha üzerne monte edlmştr. Kanatçıklar açıklık oranının C/H=0, 0.333 ve 1 olmasını sağlaacak ükseklkte üretlmş olup merkez tabandan 17 mm ükseklkte olacak şeklde 8 mm çapında delk açılmıştır. İğne kanatçıkların akış önündek boşluk oranı (S /D=1.08, 1.944 ve 3.417) farklı kanat saısı verecek şeklde düzenlenmştr. Kanalın test bölgesndek hdrolk çapı ve ortalama akış hızı (U) le hesaplanan Renolds saısı, 13.500, 7.500 ve 4.000 olarak alınmıştır. (1) Efüzör, () termometre/anemometre, (3) dferansel basınç transdüzer, (4) test bölges, (5) ısıtıcı üntes, (6) trak, (7) varak, (8) dfüzör, (9) fan, (10) çoğullaıcı kart, (11) blgsaar, (1) grş ve çıkış termokuplları. Şekl 1. Dene Düzeneğnn Şematk Görünümü. Şekl. Isı Değştrcs ve Tek Kanata At Perspektf Görünüş.

450 Isıtma üntes başlıca, elektrk ısıtıcısından, ateş tuğlası ve termal alıtımdan oluşmaktadır. Elektrk ısıtıcısının güç çıktısı 38 Volt gerlmde 5. Amper akım le 00 Watt tır. Test levhası bounca ünform br ısı aksı dağılımı elde edeblmek çn elektrk güç grds br varak le kontrol edlmektedr. Alt levha, 50 mm uzunluğunda ve 50 mm genşlğnde Alümnum malzemeden mal edlmştr. Levha üze sıcaklıkları dokuz farklı noktaa erleştrlen termokupllar le ölçülmüş, dış ortam hava sıcaklığı dış hava çn arılan br termokupl le ve ısıtma bölgesnn dış üze sıcaklığı se dış üze erleştrlen br termokupl le okunmuştur. Akışkanın ortalama grş hızı TESTO marka anemometre le ölçülmüştür. Termal dengee ulaşıldığında datalar kadedlmee başlanmıştır. Test bölges bounca basınç kabı kanalın hem alt hem de üst bölgesne erleştrlen dört adet basınç tabı le ölçülmüştür. 3. DATA HAZIRLAMA 3.1. Isı Transfer ve Sürtünme Katsaısı İçersne delnmş kare kestl ğne kanatçıklar erleştrlmş dkdörtgen kanalda taşınımla ısı geçş Denklem 1 le hesaplanır. Tç Tg Q hort As Ts (1) Burada, T s üze sıcaklığını, T g ve T ç sırasıla gren ve çıkan akışkanın sıcaklıklarını göstermektedr. A s ısı transfer üze alanını, h ort ortalama ısı taşını katsaısını fade etmektedr. Denklem 1 den ısı taşınım katsaısı çeklrse, Q h ort () Tç Tg A s Ts elde edlr. Toplam üze alanının alt tabanın alanı+kanatların üze alanı+delklern üze alanı olduğu düşünülürse, A s Denklem 3 le hesaplanır. Denklem 3 te W kanal genşlğn, L alt levhanın uzunluğunu, N kanat saısını, H kanat ükseklğn, D kare kanadın br kenar uzunluğunu, d se delk çapını belrtmektedr. A s WL 4NHD N( dd 0.5d ) (3) Boutsuz grup aşağıdak denklemlerle hesaplanır. hort Dh Nu (4) k Burada k, akışkanın ısı letm katsaısıdır. Hdrolk çap ve unform akış hızına bağlı olarak Renolds saısı Denklem 5 ten hesaplanır. akışkanın knematk vskoztesn belrtmektedr. Denklem 6 le de sürtünme katsaısı belrlenr. UD Re (5)

451 f = P 1. U L D (6) 3.. Optmzason İçn Dene Planı Bu çalışmada sstem performansını etkleen parametrelerle ugunluk açısından ortogonal dz dene tasarım metodu seçlmştr. Çalışmada üç parametre (Renolds saısı, kanat ükseklğ ve akış önünde kanatlar arası mesafe) ve her br parametrenn üç seves mevcuttur (Tablo 1). Bu saıdak parametre ve seve çn (3x3) L 9 ortogonal dzs seçlmştr. Gürültü kanaklarının ısı transfer ve basınç kabı üzerndek etklern gözlemleeblmek çn her br dene farklı zamanlarda k kez apılmıştır [6]. Çalışmada hedef fonksonlar ısı transfer ve sürtünme katsaısı olarak belrlenmştr. Hedef fonksonlardan Nusselt saısının maksmum olması ve sürtünme katsaısının mnmum olması stenmştr. Taguch e göre, belrlenen bu hedefler en büük en ve en küçük en durumları le fade edlmektedr. Bu durumlar Denklem 6 ve 7 le değerlendrlr [6]: Z L n 1 1 10 log (7) n 1 Z 1 n S log n 1 10 (8) Burada, Z performans statstğn, n denemelern tekrar saısını ve de. denen performans değern göstermektedr. Optmum çalışma şartlarına a da sstem performansını etkleen parametrelern optmum değerlern sağlaan şartlar dene planı çnde her zaman er almaablr. Bu durumda optmum şartlar Denklem 9 le verlen orotgonal dznn dengelenmş karakterstğ kullanılarak tahmn edleblr ve bu denklem ardımıla nokta tahmn apılarak doğrulama deneler le elde edlen sonuçların Denklem 10 le hesaplanan seçlmş br hata sevesnde güven aralığında olup olmadıkları ve dolaısıla elde edlen sonuçların anlamlı olup olmadıkları değerlendrleblr [6]: X e (9) 1 m 1 F ;1, DF MSe (10) MSe N nr Denklem 9 da X. denede kullanılan parametre seve kombnasonunun etksn, toplam ortalama performans değern, ve e de. denedek hatadır. Denklem 10 dak F, F tablosundak değer, α hata sevesn, DF MSe ortalama karesel hatanın serbestlk derecesn, m nn tahmnnde kullanılan serbestlk derecesn, N toplam dene saısını ve n r de doğrulama denelerndek tekrarların saısını göstermektedr. Optmum şartları sağlaan deneler seçlen dene planında mevcut se tahmnde bulunmadan ve güven aralığı tahmn apmadan önce Denklem 11 le verlen omega dönüşümü apılır. ( db) 10 log( p /(1 p)) (11) Denelern sırası orthogonal dz dene tasarım metodu le berllenen L 9 ortogonal dzsnn sütunlarına parametreler erleştrerek elde edlmştr. Tablo de orthogonal dz dene tasarım metodu le berllenen L 9 ortogonal dzsne at dene planı gösterlmektedr.

45 Tablo 1. Bu Çalışmadak Denesel Şartlar Parametre Değerler Akış önünde ğne kanat boşluk oranı, S /D 1.08 1.944 3.4 Açıklık oranı, C/H 0 0.333 1 Renolds saısı 13500 7500 4000 Tablo. L 9 (3*3) Dene Planı. 3.3. Entrop Üretm Mnmzasonu İçersnden m kütlesel debs le A kestnden geçen br akışta tabandan akışkana ısı transfer edlmes durumunda ortalama ısı transfer ve sürtünmee bağlı entrop üretm Denklem 1 le hesaplanır [13]: ı üretm S 4T q ı b mc p Dh m St T f D A (13) h Burada ve C p akışkanın T b ortalama sıcaklığına göre elde edlen termofzksel özellklerdr. Denklem 14 le, Nu ı ıı St, q q L, Re Pr T T T / b, m UA (14) g Ç tanımlanır. Nusselt saısı ve sürtünme katsaısı çn Şahn ve Demr [6] tarafından verlen korelasonlar kullanılır. 0.396 0.608 0.5 (1/ 3) Nu 45.99 Re (1 C / H ) ( S / D) Pr (15) 0.0836 0.805 0.0814 f.4 Re (1 C / H ) ( S / D) (16) SONUÇ İçersne delnmş kare kanatlar erleştrlen dkdörtgen kanaldak ısı transfer ve sürtünme katsaısı hedef fonksonlar olarak alındığın da sstem performansı üzernde etkl parametrelern her br seves çn performans değerler Şekl 3a ve 3b de sunulmuştur. Şekl 3a ncelenecek olursa,

453 Renolds saısının artışıla Nusselt saısı artmakta ve maksmum değern Re=4000 de almaktadır. Benzer davranış Nusselt saısının boşluk oranıla değşm çn de geçerldr, ve Nusselt saısı maksmum değern boşluk oranının en büük değernde (S /D=1.944). Kanat ükseklğ, dğer k parametrenn değşmlernn aksne arttıkça Nusselt saısı azalmakta ve Nusselt saısı en büük değern en küçük kanat bounda (H=50 mm) almaktadır. Bu çalışmada Nusselt saısı hedef fonksonunun maksmum apılması stendğ çn ısı transfer açısından parametrelern optmum değer Re=4000, S /D=3.4 ve H050 mm olarak belrlenmştr. Parametrelern sevelernn sürtünme katsaısı üzerne etkler Şekl 3b de görülmektedr. Sürtünme katsaısının Renolds saısı açısından mnmum olduğu değer Re=4000 de, kanat ükseklğnn optmum olduğu değer H=50 mm ve boşluk oranının optmum değer se S /D=3.4 olarak belrlenr. Şekl 3. Seçlen Parametrelern; (a) Nusselt saısı üzerne etks, (b) sürtünme katsaısı üzerne etks. Şekl 4a ve 4b de parametrelern ısı transfer ve sürtünme katsaısı üzerne katkı oranları verlmştr. Şekl 4a ncelendğ de, ısı transfer açısından en etkl parametrenn Renolds saısı, knc en etkl parametrenn boşluk oranı ve en az etks olan parametrenn se kanat ükseklğ olduğu görülmektedr. Benzer aklaşımla Şekl 4b ncelenecek olursa, en etkl parametrenn kanat ükseklğ, knc en etkl parametrenn Renolds saısı ve en az etks olan parametrenn se boşluk oranı olduğu görülmektedr. Parametrelern optmum seveler Nusselt saısı ve sürtünme katsaısı hedef fonksonlarına göre arı arı değerlendrlmeler netcesnde optmum değerler elde edlmektedr. Ancak, her k hedef fonksonun brlkte değerlendrlmes ve genel optmum koşulların elde edlmes gerekr. Parametrelern önem seveler dkkate alınarak genel optmzason çn Şekl 3, 4 ve Tablo 3 brlkte değerlendrlrse, optmum şartın Re=4000, H=50 mm ve S /D=3.4 olduğu anlaşılmaktadır. Arı arı elde edlen optmum şartlar çn apılan tahmnn doğrulama deneler le elde edlen değerlere çok akın olduğu ve tahmn le elde edlen değerlern güven aralığı çersnde olduğuna dkkat edlmeldr. Anı sonuç genel optmum şart çn de geçerldr. Tablo 3. Test Edlen Modellern Optmum Değerler ve Performansları

454 Şekl 4. Seçlen Parametrelern Katkı Oranları; (a) Nusselt saısına, (b) sürtünme katsaısına. Entrop üretm mnmzasonu le çersne delnmş kare kanatlar erleştrlmş dkdörtgen kanal çn elde edlen boutsuz entrop üretm mktarının Renolds saısı le değşm Şekl 5 de her br durum çn arı arı sunulmuştur. Öncelkle, gruplar tek başlarına değerlendrldklern de C/H=0, 0.333 ve 1 çn en düşük entrop üretmnn S /D=3.4 de olduğu görülmektedr. Renolds saısı açısından en düşük entrop üretm Re=13500 çn elde edlmektedr. Entrop üretm mnmzasonu öntem le apılan optmzason netcesnde belrlenen optmum şartlar; Re=13500, H=50 mm ve S /D=3.4. Bu sonuçlar Taguch öntem le elde edlen optmum şartlar le karşılaştırıldığın da, kanat ükseklğ ve boşluk oranı çn anı Renolds saısı bakımından farklılık göstermektedr. Bu farklılığın temel sebeb, Taguch öntemnde sadece hedef fonksonların şartları sağlama durumuna, an Nusselt saısının maksmum ve sürtünme saısının mnmum olmasına bakılmaktadır. Osa, termodnamk optmzasonda ısı transfer ve basınç düşümü nedenle sağlanan ve bu k parametrelern arı arı değl brlkte neden oldukları entrop üretmne bakılmaktadır. Renolds saısının optmum değer arasındak farklılık değerlendrlrken, karar aşamasında düşük Renolds saısının daha az pompalama gücü gerektreceğ düşünces le k optmzason teknğ brlkte değerlendrldğn de, optmum şartın Re=13500, H=50 mm ve S /D=3.4 olduğu kolaca belrleneblr. Şekl 5. Boutsuz Entrop Üretm Mktarının Renolds Saısı le Değşm. TARTIŞMA Sunulan bu çalışmada çersne delnmş kare kanatlar erleştrlen dkdörtgen kanalda ısı transfer ve sürtünme katsaısı üzernde etkl parametrelern optmum sevelernn belrlenmes çn Taguch metodu ve termodnamk optmzason öntemler kullanılmıştır. Her k optmzason öntem netcesnde elde edlen sonuçlara önelk bazı çıkarımlar aşağıda sıralanmıştır. Taguch öntem le maksmum Nusselt saısı hedefne göre parametrelern optmum seveler, Re=4000, H=50 mm ve S /D=3.4 olarak belrlenmştr. Mnmum sürtünme katsaısı hedefne göre elde edlen optmum değerler, Re=4000, H=50 mm ve S /D=3.4 olarak belrlenmştr.

455 Hedef fonksonların brlkte değerlendrlmeler durumunda Taguch öntemne göre parametrelern optmum seveler, Re=4000, H=50 mm ve S /D=3.4 olarak belrlenmştr. Termodnamk optmzason (entrop üretm mnmzasonu) le parametrelern elde edlen optmum değerler, Re=13500, H=50 mm ve S /D=3.4 olarak belrlenmştr. İk optmzason teknğnn brlkte değerlendrlmeler durumunda parametrelere at optmum değerlern Re=13500, H=50 mm ve S /D=3.4 olduğu saptanmıştır. KAYNAKLAR [1] Tahat, M., Kodah, Z. H., Jarrah, B. A. and Probert, S. D., Heat transfers from pn-fn arras experencng forced convecton, Appled Energ, 67 (000), 419±44. [] Blen, K., Akol, U. and Yapc, S., Heat Transfer and frcton correlatons and thermal performance analss for a fnned surface, Energ Converson Management, 4 (001), 1071-1083. [3] Tanda, G., Heat transfer and pressure drop n a rectangular channel wth damond-sahped elements, Internatonal Journal of Heat and Mass Transfer, 44 (001), 359-3541. [4] Jeng, T. M., Thermal performance of n-lne damond-shaped pn fns n a rectangular duct, Internatonal Communcatons n Heat and Mass Transfer, 33 (006), 1139 1146. [5] O.N. Sara, T. Pekdemr, S. Yapc, M. Yılmaz, Heat-transfer enhancement n a channel flow wth perforated rectangular blocks, Int. J. Heat Flud Fl., (001), 509 518. [6] Sahn, B.and Demr, A., Performance analss of a heat exchanger havng perforated square fns, Appled Thermal Engneerng, 8 (008), 61 63. [7] Sahn, B.and Demr, A., Thermal performance analss and optmum desgn parameters of heat exchanger havng perforated pn fns, Energ Converson Management, 49 (008), 1684-1695. [8] O.N. S_ara, Performance analss of rectangular ducts wth staggered square pn fns, Energ Convers. Manage. 44 (11) (003) 1787 1803. [9] Ross P.J., Taguch technques for qualt engneerng, New York, McGraw, 1987. [10] Taguch G., Taguch technques for qualt engneerng, New York, Qualt Resources, 1987. [11] Blen K., Yapc S., Celk C., A Taguch approach for nvestgaton of heat transfer from a surface equpped wth rectangular blocks, En. Conv. and Man. 4 (001) 951-961. [1] Yakut K., Sahn B., Celk C., Alemdaroglu N., Kurnuc A., Effects of tapes wth double-sded deltawnglets on heat and vortex characterstcs, App. En. 80 (005) 77 95. [13] Satapath, A. K., Thermodnamc optmzaton of a coled tube heat exchanger under constant wall heat flux condton, Energ, 34 (009), 11 116. ÖZGEÇMİŞ Baram ŞAHİN 1973 ılı Meram/KONYA doğumludur. 1997 ılında Atatürk Ünverstes Mühendslk Fakültes Makna Bölümünü btrmştr. Anı Ünversteden 001 ılında Yüksek Mühends, 004 ılında Doktor ünvanını almıştır. 1997 004 ılları arasında anı ünverstede Araştırma Görevls olarak görev apmıştır. Halen Atatürk Ünverstes Mühendslk Fakültes Makna Bölümü Enerj Anablm Dalı nda Doç. Dr. Olarak görev apmaktadır. Isı transfer ve nanoakışkanlar konularında çalışmaktadır. Eüphan MANAY 1985 ılı Erzurum doğumludur. 007 ılında Atatürk Ünverstes Mühendslk Fakültes Makna Bölümünü btrmştr. Erces Ünversstes nden 010 ılında Yüksek Mühends ünvanını almıştır. Anı ıl Atatürk Ünverstes Fen Blmler Ensttüsü Makne Mühendslğ Anablm Dalı nda Doktora eğtmne başlamıştır. 007 ılında Atatürk Ünverstes Mühendslk Fakültes Makna Bölümü nde Araştırma Görevls olarak göreve başlamış ve 009 ılında Baburt ünverstes Mühendslk Fakültes Makne Mühendslğ bölümüne geçmş ve halen görevne burada devam etmektedr. Isı transfer, akış görüntüleme, mkrokanallar ve nanoakışkanlar konularında çalışmaktadır.