**' \i TÜRKİYE ATOM ENERJİSİ KURUMU İK *" i /> ÇEKMECE NÜKLEER ARAŞTIRMA VE EĞİTİM MERKEZİ



Benzer belgeler
BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

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

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

ISI TRANSFERİ. Doğal Taşınım

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

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

TAŞINIM VE IŞINIMLA BİRLEŞİK ISI TRANSFERİ DENEYİ

Radyatör Arkalarına Yerleştirilen Yansıtıcı Yüzeylerin Radyatör Etkisi

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI LABORATUVARI DOĞAL VE ZORLANMIŞ TAŞINIM DENEY FÖYÜ

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-2

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

DUVARMATĠK 1150 MODÜLER DUVAR PANELĠNĠN ISI ĠLETĠM KATSAYISININ VE SES ĠLETĠM KAYBININ TAYĠNĠ

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ISI İLETİMİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

İlk olarak karakteristik uzunluğu bulalım. Yatay bir plaka için karakteristik uzunluk, levha alanının çevresine oranıdır.

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-1

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

KLİMA SANTRALLERİNDEKİ BOŞ HÜCRELER İÇİN TASARLANAN BİR ANEMOSTAT TİP DİFÜZÖRÜN AKIŞ ANALİZİ

Problem 2.6 Problem 2.21 Problem 2.23

SÜRÜKLEME DENEYİ TEORİ

Isı transferi (taşınımı)

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

3. AKIŞKANLARDA FAZ DEĞİŞİKLİĞİ OLMADAN ISI TRANSFERİ

MAK-LAB009 DOĞAL VE ZORLANMIġ TAġINIM YOLUYLA ISI TRANSFERĠ DENEYĠ

Tabandan Isıtılan Kapalı bir Hacim İçerisine Yerleştirilen Açılı Plakanın Doğal Taşınım ısı Transferine Etkisi

EVHRAC 3 YIL. Avantajları. Fonksiyonu. Modeller

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

ISI İLETİM KATSAYISININ BELİRLENMESİ DENEYİ

ATMOSFERDEKİ YAĞIŞA GEÇERİLİR SURUHARI MİKTARININ HESAPLANMASI

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

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

VİSKOZİTE SIVILARIN VİSKOZİTESİ

RADYATÖR ARKALARINA YERLEŞTİRİLEN YANSITICI YÜZEYLERİN RADYATÖR ETKİNLİĞİNE ETKİSİ

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

İKİ LEVHA ARASINDAKİ LAMİNER AKIŞTA DEĞİŞKEN DUVAR KALINLIĞININ ISI TRANSFERİNE ETKİSİNİN SAYISAL ANALİZİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 7

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFER LABORATUVARI SUDAN SUYA TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI DEĞİŞTİRİCİSİ

ISI ĠLETĠM KATSAYISININ TESPĠTĠ DENEY FÖYÜ

KAYNAMALI ISI TRANSFERİ DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

XII. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ ERGİN BAYRAK, NACİ ŞAHİN Nisan 2015, İZMİR

MAKİNE LABORATUVARI I ISI İLETİMİ DENEYİ

NOT: Pazartesi da M201 de quiz yapılacaktır.

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

Yrd. Doç. Dr. Tolga DEMİRCAN. Akışkanlar dinamiğinde deneysel yöntemler

ÇATI ARALARINDA MEYDANA GELEN DOĞAL TAŞINIMLA ISI TRANSFERİNİN ÇATI KATINDAKİ ISIL KONFORA ETKİSİNİN SAYISAL ANALİZİ

KARARSIZ HAL ISI TRANSFERİ

ÇİFT CAMLI PENERELERDE ISI GEÇİŞİNİN İNCELENMESİ

A) DENEY NO: HT B) DENEYİN ADI: Doğrusal Isı İletimi Deneyi

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

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,

R1234YF SOĞUTUCU AKIŞKANININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ İÇİN BASİT EŞİTLİKLER ÖZET ABSTRACT

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

DENEY 4. KONDANSATÖRLERİN SERİ VE PARALEL BAĞLANMASI. 1) Seri ve paralel bağlı kondansatör gruplarının eşdeğer sığasının belirlenmesi.

PLAKALI ISI EŞANJÖRÜ SEÇĐMĐ: [1)YÜZME HAVUZLARININ ISITILMASINDA ÇAĞDAŞ ÇÖZÜM. Semih Ferit Emekli

BÖLÜM 3 SOĞUTMA YÜKÜ HESAPLAMALARI

TAŞINIMIN FİZİKSEL MEKANİZMASI

ĠKLĠMLENDĠRME DENEYĠ

TAŞINIMLA ISI AKTARIMI DENEYİ

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

Şekil-1 Yeryüzünde bir düzleme gelen güneş ışınım çeşitleri

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

Yarı ömrü ve radyoaktif denge

KOMPOZİT MALZEMELERİN TERMAL ANALİZİ

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

VANTİLATÖR DENEYİ. Pitot tüpü ile hız ve debi ölçümü; Vantilatör karakteristiklerinin devir sayısına göre değişimlerinin belirlenmesi

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFERİ LABORATUARI

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUVARI

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

DUBLEKS EV GEOMETRİSİNE SAHİP KAPALI ORTAMLARDA FARKLI ISITMA YÖNTEMLERİNİN DOĞAL TAŞINIMLA ISI TRANSFERİ ÜZERİNE ETKİLERİNİN SAYISAL ANALİZİ

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

MALZEME ANA BİLİM DALI Malzeme Laboratuvarı Deney Föyü. Deneyin Adı: Malzemelerde Sertlik Deneyi. Deneyin Tarihi:

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DOYMA BASINCI DENEY FÖYÜ 3

KAYMALI YATAKLAR II: Radyal Kaymalı Yataklar

Varol, A., Öztop, H., F., Varol, A. Gözenekli Ortamla Dolu Dik Üçgen Oyuklarda Doğal Taşınım İle Isı Geçişi, UHUK 2006, ODTÜ, Eylül 2006, Ankara

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

BORULARDA ISI KAYBI VE YALITIMI

Kütlesel kuvvetlerin sadece g den kaynaklanması hali;

Design radiators. TANITIM Low-H 2 O

MADENLERİN ISIL İŞLEMLERİNDE SICAKLIK VE ZAMAN HESAPLARI

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Bir Kenarı Açık Kanal İçerisinde Bulunan Elektronik Elemanın Soğutulmasının Sayısal Olarak İncelenmesi

İKLİMLENDİRME DENEYİ FÖYÜ

AKM 205 BÖLÜM 3 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

BASINÇLI KAPLARDA ÇALIŞMALARDA İŞ SAĞLIĞI ve GÜVENLİĞİ

KARARLI HAL ISI İLETİMİ. Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü

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

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi

ISI İLETİM KATSAYISININ BELİRLENMESİ DENEYİ GENEL BİLGİLER

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I HAVA AKIŞ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

İl Bazında Çift ve Üç Camlı Pencereler İçin Optimum Hava Tabakası Kalınlığı Analizi

İKİ SABİT ISI KAYNAĞIYLA ISITILMIŞ EĞİK KARE BİR KAPALI BÖLGEDE DOĞAL KONVEKSIYONLA ISI TRANSFERİ

Transkript:

TR0400049 **' \i TÜRKİYE ATOM ENERJİSİ KURUMU İK *" i /> ÇEKMECE NÜKLEER ARAŞTIRMA VE EĞİTİM MERKEZİ TR : 334 DAR VE DÜŞEY KANALLARDA AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL ETÜDÜ NÜKLEER MÜHENDİSLİK H. İ. Arıkan, A. Baykal, U. Adalıoğlu, H. Yavuz Aralık 1997 P. K. 1, 34831 Havaalanı, İSTANBUL ( Basım tarihi: Ocak 1998)

ÖZET DAR VE DÜŞEY KANALLARDA SERBEST AKIŞIN VE ISI TRANSFERİNİN DENEYSEL ETÜDÜ Elektronik bordların ve bazı tesislerin sistemlerinde bulunan düşey kanal tipi yapıların serbest konveksiyonla soğutulması son senelerde önem kazanmıştır. ÇNAEM' deki TR-2 reaktörü gibi plaka yakıtlı ve havuz tipi araştırma reaktörleri çok dar (2.1 mm genişlikte) ve düşey dikdörtgen soğutma kanallarına sahiptir. Herhangi bir kaza veya soğutma sistemi kaybı halinde bu kanallarda soğuma serbest konveksiyonla olacaktır. Serbest akış ısı transferiyle yeterli soğumanın sağlandığının ispatı güvenlik düşüncelerini gerektirmektedir. TR-2 reaktörü soğuma kanallarını simüle etmek üzere kurulan basit bir deney düzeneği çeşitli güç ve kanal aralıkları için çalıştırılmıştır. Yakıt plakaları doğru akım dirençleri ile ısıtılmakta olup kanal içinde ve civannda çeşitli noktalarda sıcaklık ölçmeleri bakır konstantan termoçiftlerle yapılmaktadır. Kanal için hesaplanan ortalama Nu ve Ra sayılarıyla nümerik sonuçlar mukayese edilmiştir. Akışkan havadır. SUMMARY EXPEREMENTAL STUDY OF FREE FLOW AND HEAT TRANSFER İN NARROW VERTICAL RECTANGULAR CHANNELS Free convection cooling of electronic boards and vertical channel type structures of systems in the facilities of some installations, in the abnormal working situations, is becoming important recent years. Plate type fueled pool type research reactors, such as TR-2 reactor of ÇNAEM have very narrow (2.1 mm vvidth) vertical cooling channels. in case of an accident or a loss of cooling event, the heat transfer in these channels should be accomplished by natural circulation. The adequacy of this cooling should be proved for safety consideration. A simple experimental setup was constructed to simulate a TR-2 cooling channel. Plate povvers and channel widths were the parameters changed. Dummy fuel plates were heated by DC current and temperature measurements were done by Cu-Constantan thermocouples located inside the channel and around it. Average Nu and Ra numbers were calculated for the channel and they are compared with the numerical results. Working fluid was air.

İÇİNDEKİLER Sayfa 1. GİRİŞ 1 2. DENEY DÜZENEĞİ 2 2.1. Yakıt plakaları 2 2.2. Sıcaklık ölçmeleri 3 2.3. Diğer kısımlar 4 3. ÖLÇMELER VE ANALİZ 5 4. SONUÇLAR 8 TEŞEKKÜR 8 REFERANSLAR 9 TABLOLAR Tablo 2.1- Termoçift kalibrasyonu için ölçmeler 3 Tablo 3.1- Deneysel integral parametreler 7 ŞEKİLLER Şekil 2.1- Deney düzeneği 2 Şekil 2.2- Termoçift kalibrasyon eğrisi 4 Şekil 3.1- Kanal boyunca güce göre kanal yüzey sıcaklıklarının değişimi 6 Şekil 3.2- Nusselt sayısının Ra sayısına göre değişimi 8 m

1. GİRİŞ Enerji üretimi yapılan düşey plakalarda soğumanın incelenmesi son zamanlarda sanayide büyük önem kazanmıştır. Mesela elektronik cihazlardaki devre plakalarının soğuması tabii konveksiyonla olmakta ve devre plakalarının güvenliği için bu soğumanın bilinmesi gerekmektedir. Benzer olaylar diğer sahalarda da ortaya çıkmaktadır. Nükleer reaktörlerde kaza durumlarında soğutucu akışkanı dolaştıran sistemlerin devre dışı kalması halinde reaktör kalbinin soğutulmasında tabii konveksiyonun önemi ortaya çıkmıştır. Plaka tipi yakıtlı havuz tipi reaktörlerde soğuma birbirine paralel, düşey ve dar kanallarda olmaktadır. Bu kanalların çeşitli işletme ve kaza durumlarında performansları nükleer güvenlik bakımından büyük önem arz etmektedir. Bu sebeblerden dolayı farklı şartlarda ve ortamlarda değişik akışkanlarla deneysel ve teorik çalışmalar yapılmıştır. ÇNAEM'de kurulu olan TR-2 reaktörü de plaka yakıtlı ve havuz tipi bir reaktördür. Bu reaktörde yakıt elemanları 23 adet yakıt plakası ve bunların arasındaki 22 adet soğuma kanalından ibarettir. Kanal boyutları 61x6.54x0.21 cm olup bu kanallar tam manasıyla dar düşey kanal olarak kabul edilebilir. Bu reaktörün güvenlik analiz çalışmaları kapsamında teorik olarak incelenen bir olayda pompalarm durmasından sonra reaktör seram yapılmakta ve yaklaşık 250 sn. sonra yakıt zarf ve soğutucu sıcaklıkları kaynama sıcaklıklarının çok altındaki sıcaklıklarda sabit kalmaktadır (1). Bu sonuçlar reaktörde yapılan deney sonuçlarıyla çok iyi bir uyum içindedir. Ayrıca bu reaktörün yanmış yakıt elemanlarının soğuma kanallarının alttan ve üstten açık olması halinde havayla ve tabii konveksiyonla rahatlıkla soğutulabileceği deneyle de gösterilmiştir (2). İlmi kaynaklarda bilhassa tabii konveksiyonla soğuma konusunda pek çok yayın bulunmaktadır. Bunların çok büyük bir kısmı teorik olarak dar ve düşey kanallar içindeki akışın ve ısı transferinin incelenmesine ayrılmıştır. Konuyla ilgili olan ve bulunabilen bazı çalışmalar aşağıdadır. Çok erken yapılan klasik bir çalışmada içinde ısı doğan paralel plakaların hava ile soğuması problemi incelenmiştir (3). Hidrolik ve ısı transferi denklemlerinin analitik çözümü deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yatayla çeşitli açılarda tutulan paralel plakalar arasındaki ısı transferi su, silikon yağı ve cıva gibi akışkanlar için etüd edilmiştir (4). Isı transfer katsayısının deneysel değerlerden elde edilen Ra ve Pr sayılarının bir fonksiyonu olarak bulunmasına çalışılmıştır. Sabit ısı akısı veren silindirler etrafındaki ısı transferi silindirin çeşitli eğik durumlarında incelenmiş ve hava için Gr ve Pr sayıları ile eğiklik açısının bir fonksiyonu olarak bir korelasyon tesbit edilmiştir (5). Simetrik olarak ısıtılan düşey plakalar arasındaki serbest konveksiyonun incelendiği bir deneysel çalışmada (6) lokal Nusselt sayısı Ra, Pr ve x/l (yani kanal boyunca verilen birimsiz yer boyutu) parametrelerine göre verilmektedir. Deneyler sabit ısı akısı altında ve genişlikleri 8 mm ile 18 mm arasında değişen düşey kanallarda havayla yapılmıştır. Dik bir annulusun iç duvarındaki serbest konveksiyon için gene havayla yapılan deneyler sonucunda Nu sayısı Ra sayısının bir fonksiyonu olarak tesbit edilmiştir (7). Bu yapılan çalışmalardan hareketle TR-2 reaktörü soğutma kanallarını simüle etmek üzere basit bir deney tesisatı kurulması gerçekleştirilmiştir. Deney kolaylığı sebebiyle önce hava ile soğumanın tetkik edilmesine karar verilmiştir. Tamamen dış atmosfere açık bir kanalda ölçmeler yapılarak korelasyon tesbitine çalışılmıştır.

2. DENEY DÜZENEĞI Dış atmosfere açık akışkanın hava olduğu basit bir düzenek Şekil 2.1'de görülmektedir. Tesisat sabit ısı akısı altmda deneylerin yapılmasını sağlamaktadır. TR-2 reaktörü soğuma kanalı bu reaktörün yakıt plakalarını aynı boyutlarda kopya eden homojen ısı kaynaklı yalancı yakıt plakaları ile simüle edilmektedir. Doğru akımla beslenen bir direnç ısı kaynağı olmaktadır. Multimetre Yakıt plakası Yakıt plakası Termoçiftler Termoçiftler Taş yünü izolasyon b Kanal ->. Taş yünü izolasyon To, Kanal girişi Şekil 2.1- Deney düzeneği 2.1 Yakıt plakaları Yakıt plakaları alüminyum levhalar araşma sandviç edilmiş ısıtıcı levha ile izolasyon levhalarından ibarettir. Alüminyum levhaların kalınlığı 1 mm olup TR-2 yakıt plakası boyutlarında yalancı bir yakıt plakası meydana getirecek şekilde kesilip gerekli form

verilmiştir. Alüminyum levhalar içindeki ısıtıcı ve izolasyon levhalarıyla beraber birbirlerine perçin edilerek sızdırmazlık temin edilmiştir. Yakıt plakası boyutlarındaki bir mika levha üzerinde eşit aralıklarla sarılmış yassı bir direnç teli ile homojen bir ısı kaynağı elde edilmiştir. Bu ısıtıcı levhanın her iki tarafına birer adet mika levha elektriksel izolasyonu sağlamak için konmuştur. Her iki plakadaki ısı kaynağını eşitlemek için ısıtıcı tellerin dirençlerinin değişik çalışma şartları altında 0.01 ohm'a kadar inen bir farkta olmasına çalışılmıştır. Plakalar arasındaki kanal aralığı değişik kalınlıklardaki çıtalarla temin edilmiştir. Böylece kanal genişlikleri 0.1 mm 'lik hatayla elde edilmiş olmaktadır. 2.2. Sıcaklık ölçmeleri Soğuma kanalı boyunca yerleştirilmiş 7 adet termoçiftle kanal yüzey sıcaklık ölçmeleri yapılmıştır. Kanal giriş ve çıkışı ile çevre sıcaklıkları da ayrı termoçiftlerle ölçülmektedir. Her iki plaka izolasyonu dış yüzeyi sıcaklıkları birer termoçift ile tarafından tesbit edilmektedir. Dış ortam sıcaklıkları da iki adet termoçiftle ölçülmektedir. Kanal boyunca yerleştirilen termoçiftlerden bir tanesi merkezde olup diğerleri merkezin altında ve üstünde eşit aralıklı olarak yerleştirilmiştir. Termoçiftler kanal yüzeyine 120 C ye kadar dayanabilen reçine esaslı bir yapıştırıcıyla tutturulmuştur. Daha yüksek sıcaklıklara dayanacak bir yapıştırıcı temin edilememiştir. Dolayısıyla yüzey sıcaklık ölçmelerinde bu sınırın üstüne çıkılmamağa çalışılmıştır. Termoçiftlerin yapımında 0.2 mm çapta bakır ve konstantan teller kullanılmıştır. Bütün bu çiftlerin uç kaynaklan vakumda elektrik arkıyla yapılmıştır. Bakır konstantan çiftler gözönüne alınan düşük sıcaklık ölçmeleri için oldukça iyi performans göstermektedir. Termoçiftler kaynama sıcaklıkları bilinen sıvılarla ölçmeler yapılarak kalibre edilmiştir. Tablo 2.1' de kullanılan sıvılar ve ölçülen değerler verilmektedir. Bütün ölçmelerde termoçiftlerin bir ucu ölçülecek noktada diğer ucu ise bir referans sıcaklıkta (subuz karışımı içinde) tutulmaktadir. Kalibrasyonda ölçülen sıcaklıklara ölçmenin yapıldığı günkü atmosfer basıncına göre düzeltme yapılmıştır (8). Tablo 2.1- Termoçift kalibrasyonu için ölçmeler Malzeme Buz Aseton Asetik asit+su Saf su Etilen+ benzen Etilen +glikol Hesaplanan sıcaklıklar ( C) 0 58. 271 99.479 98.913 135.182 194.788 Okunan Milivoltlar 0.0003 2.32 4.155 4.132 5.828 8.817

Bu hesaplanan değerler ile Cu-Konstantan termoçiftleri için firmaların temin etmiş olduğu standart değerler (9) Şekil 2.2' de görülmektedir. Standart eğriye deneyle bulunan değerler 100 C a kadar çok iyi uymaktadır. Ondan sonra görülen fark deney okumalarının pek hassas yapılamamasından olabilir. 200 U 150 * Ölçülen -» Standart Output 50 1,,,, i.,,, 4 6 10 12 Milivoltlar Şekil 2.2- Termoçift kalibrasyon eğrisi Deneyle ölçülen sıcaklık noktalarına denklemi aşağıda verilen üçüncü dereceden bir polinom uydurulmuştur. Uydurulan eğri Şekil 2.2' de görülmektedir (output olarak gösterilen eğri deneysel noktalara uydurulan eğridir). T = 0.0298423+ 26.612V-0.747979 V 2 +0.026685V 3 (2.1) 2.3. Diğer kısımlar 12 adet termoçiftin okumalarını taramak üzere ÇNAEM Elektronik Bölümünde 32 kanallı bir otomatik tarayıcı ve" kaydedici imal edilmiştir. Termoçiftler otomatik olarak taranıp milivoltları hassas bir multimetrenin kanallarına kaydedilmektedir. Okumalar daha sonra kayda geçirilmektedir. Plakaların dış yüzeyleri 5 cm kalınlığında taşyünü ile izole edilmiştir. Kanal giriş ve 4

çıkışları taş yünü izolasyonu arasında sağlanmaktadır. Giriş ve çıkış sıcaklıkları ölçmesi metal plakalara yakın noktalarda ve taşyünü giriş ve çıkış kanalı içindeki noktalarda yerleştirilmiş termoçiftlerle yapılmaktadır. 3. ÖLÇMELER VE ANALİZ Deney setinde kanal genişliği ve plaka güçleri parametre olarak alınmıştır. Tesbit edilen bir kanal genişliği için plaka güçleri artırılarak kanal içinde plaka yüzey sıcaklıkları, kanal giriş ve çıkış sıcaklıkları, izolasyon dış yüzü sıcaklıkları ile ortam sıcaklıkları ölçülmektedir. Plaka yüzey sıcaklıkları 120 C yi geçmeyecek şekilde plaka güçlerinin belli bir değerin üstüne çıkmasına müsaade edilmemiştir. Plaka güçleri akım ve voltaj değerlerinden elde edilmektedir. Ölçmeler esnasında her iki plakanın güçleri arasında en fazla yüzde hanesinde bir fark görülmüştür. Her ne kadar plakalar dıştan izole edilmiş ise de bir miktar enerji dış ortama kaçmaktadır. Bu kaçak enerji miktarı basit bir ısı hesabı ile bulunup kanala verilen ısı akısının doğru olarak hesab edilmesinde kullanılmaktadır. Plaka gücü bir parametre olarak alınırsa kanal boyunca çeşitli noktalarda yapılan sıcaklık ölçme sonuçları Şekil 3.1' de görülmektedir. Dolu çizgiler b=2.1 mm, noktalı çizgiler ise b=8 mm içindir. Kanal duvar sıcaklıkları kanal boyunca artarak değişmekte ve maksimum noktası kanal çıkışına doğru olmaktadır. Artışın derecesi plaka gücü arttıkça artmakta yüksek güçlerde kanal çıkışına doğru olan maksimum bariz bir şekilde çıkışa doğru kaymaktadır. Nümerik analiz sonuçları ve beklentiler bu maksimumun tam kanal çıkışında olmasını gerektirmektedir. Ölçmelerdeki bu farklılığın bir sebebi karşılıklı plakaların bilhassa küçük kanal aralıklarında birbirlerini etkilemeleri ve kanal içine dökülen enerjinin rahatlıkla uzaklaştırılamaması olabilir. Bu halde ısı atlamadığından ortalarda sıcaklıkların bir maksimum göstermesi gerekir. İkinci bir sebep de plakalar dıştan izole edilmiş olduğundan ısı kayıpları ortalarda az, uçlara doğru fazla olabilecektir. Bu da sıcaklıkların ortalarda artmasına sebep olacaktır. Kurulan deney düzeneği dış izolasyonun her tarafda 5 cm olması bilhassa üst uçta yeterli olmıyabilir. Ref. 6' daki çalışmada deney tesisatının izolasyonundan bahsedilmemekte fakat çizimden çıplak olduğu tahmin edilmektedir. Bu çalışmada sıcaklıklar beklendiği gibi kanal boyunca artmakta ve maksimum çıkışta elde edilmektedir. Burada kanal genişlikleri 8 mm den 17.8 mm' ye kadar değişmekte ve kanal boyu 30.3 cm dir. Yani kanallar oldukça geniştir. Ref. T deki çalışmada ise annulus etrafında bir izolasyon bulunmakta fakat uçlarda izolasyonun bir tarafta olmadığı, diğer tarafta ise az olduğu görülmektedir. Ölçülen sıcaklıklar kanal ortalarında bir maksimum göstermektedir. Annulusun genişliği 3.18 cm ve boyu ise 92.2 cm dir. Annulusun oldukça dar ve uzun bir kanal olabileceği düşünülebilir. Ayrıca son (yani 7 inç' i) termoçiftin tam olarak temas etmemesinden dolayı geniş aralıkta daha iyi görünen son nokta düşüklüğüne sebep olacağı da ihtimal dahilindedir. Dolayısıyla bütün bu düşünceler sonucunda ölçülerde büyük bir hatanın mevcudiyeti düşünülmemektedir. Kanal genişliği TR-2 kanal genişliğinden, (yani 2.1 mm' den) başlayarak 4, 6, 8 mm değerleri verilerek değiştirilmiştir.

u İ3 o a o c S "T a '^î 2 watt 3 watt 4 watt 5 watt 7 watt 10watt 12 watt 15 watt 18 watt 20 watt 2 watt 3 watt 5 watt 7 watt 10 watt 15 watt 17watt Kanal girişinden itibaren termoçiftlerin konumu Şekil 3.1- Kanal boyunca güce göre kanal yüzey sıcaklıklarının değişimi Kanal içindeki ısı transferini gösterecek integral sabitleri şöyle tarif edilebilir: Ra = Lvak (3-1) Nu = qb/k T -T. (3.2) Bu ifadelerde havaya ait özellikler ortalama plaka yüzey sıcaklıklarında, beta ise ortam sıcaklıklarında hesaplanmaktadır. Ayrıca

q T w To L b : v : a P ' k : g : : kanala doğru plaka ısı akısı (kaçaklarla düzeltilmiş), : ortalama kanal yüzey sıcaklığı, ortam sıcaklığı, kanal boyu, kanal genişliği, kinematik viskozite, termal diffuzivite, genleşme katsayısı, kondaktivite, yerçekim ivmesi, dir. Ortalama kanal yüzey sıcaklıkları burada basitlik olsun diye aritmetik ortalamayla hesaplanmıştır. Tablo 3.1' de deneyle elde edilen sıcaklıklardan hesap edilen ortalama Ra ve Nu sayıları görülmektedir. Bu değerler laminar akış teorisi kullanan nümerik hesap sonuçlarıyla (10) karşılaştırılmıştır. Küçük kanal aralıklarında nümerik değerler ile deneysel değerler arasında fark fazladır. Ancak kanal genişliği arttıkça nümerik olarak bulunan Nu sayıları ile tablodaki değerler birbirine yaklaşmaktadır. Kanal genişliği 8 mm olduğunda bu değerler çakışmaktadır. Tablo 3.1- Deneysel integral parametreler Ra 0.01088 0.01876 0.02187 0.03806 0.05099 0.06229 0.08798 0.08583 b=2.1 mm Nu 0.3155 0.2930 0.2728 0.3557 0.3399 0.2944 0.3890 0.3520 Ra 0.3262 0.7835 1.1340 1.5445 1.8972 2.1620 2.9845 b=4 mm Nu 0.5614 0.5763 0.5707 0.5918 0.5970 0.5866 0.6243 Ra 2.4708 4.3184 6.1054 8.7941 11.756 17.887 24.271 b= 6 mm Nu 0.8462 0.8979 0.9067 0.9156 0.9382 1.0363 1.1399 Ra 10.6290 18.5630 25.9450 40.0560 53.5190 79.8790 94.9700 95.8330 b = 8 mm Nu 1.11 1.201 1.233 1.361 1.446 1.517 1.60 1.615 Küçük aralıklarda ölçüm ve hesap arasındaki farkın ancak kullanılan laminar teorinin tam geçerli olmamasıyla izah edilebilir. Kanal genişliğinin integral parametrelere etkisini görmek için = A.Ra B.(b/L) c (3.3) şeklinde bir eğriyi Tablo 3.1' deki değerlere en küçük kareler metoduyla uydurulmasına çalışılmıştır (10). Bu eğrinin sabitleri aşağıdadır.

A =8.9660 B = 0.1061 C = 0.5228 R 2 = 0.8815 Deneysel değerler ve yukardaki (3.3) eğrisi Şekil 3.2' de görülmektedir. Eğri uydurma sonucunun R 2 si çok yüksek olmasa da deneysel değerleri verilen form çok iyi temsil edebilmekte veya kanal genişliğinin etkisi eğride açıkça gösterilebilmektedir. (3.3) eğrisi kademeli yapı gösteren Tablo 3.1' deki deneysel datayı çok iyi takip etmektedir. 10 3 0.1 ar'.,- -ar A o Deney Eğri uydurma Nümerik ı ı ( t M it 0.01 0.001 0.01 0.1 Mİ I I t I M I I I I I I I I I I I' 1 10 100 1000 10000 Ra sayısı Şekil 3.2- Nusselt sayısının Ra sayısına göre değişimi 4. SONUÇLAR Dar düşey kanallarda soğumanm tabii konveksiyonla ve akışkanın da hava olması halinde korelasyon tesbiti için kurulmuş olan atmosfere açık basit bir deney düzeneği ile oldukça manalı sonuçlar elde edilmiştir. Deney düzeneği için ÇNAEM imkanları kullanılmıştır. Kanal içindeki plaka yüzey sıcaklıklarını 120 C i geçmeyecek düşük güçlerde yapılan deneylerden elde edilen integral parametreler nümerik çözümün sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Laminar akış teorisini kullanan nümerik çözüm sonuçları büyük kanal genişliklerinde deneyle elde edilen integral parametrelere çok iyi uymaktadır. Kanal genişliklerinde azalmayla gittikçe arttan bir uyumsuzluk görülmektedir. 8

Küçük kanal genişliklerindeki bu uyumsuzluk laminar teorinin bu şartlar altında geçerli olmadığını ima eder. Laminar akışda kullanılan teori kenar tabakaların birbirine değmediği oldukça ayrık kanallar için ortaya konmuştur. Dar kanal aralıklarında plakalar birbirleriyle interaksiyona girmekte olup kenar tabakalar birbirine temas etmektedir. Bu halde teori yeniden kurulmalıdır. Kanala ait aspek oranlarını göz önüne alan veya kenar tabakaların birbirine yaklaşması halinde analizi yapan yeni modellerin geliştirilmesi gerekir. TEŞEKKÜR Bu çalışmanın tamamlanması sırasında hiç bir şekilde yardımlarını esirgemiyen Teknik Servisler ve Nükleer Elektronik Bölümlerine teşekkürü borç biliriz. Yazarlar REFERANSLAR 1. H. İbrahim Arıkan, U. Adalıoğlu, "AEREK-MOD kodunun yeni versiyonu ve TR-2 transiyent analizinde uygulanışı", ÇNAEM Teknik Rapor: 27, 1985. 2. Bülent Sevdik, "MTR tipi yakıt elemanı kullanan araştırma reaktörlerinde soğutucu kaybı kazası analizi", İ.T.Ü. NEE doktora tezi, 1994. 3. W. Elenbaas, "Heat Dissipation of Parallel Plates by Free Convection", Physica, İX,No.l,Jan. 1942. 4. D. Dropkin, E. Somerscales,"Heat Transfer by Natural Convection in Liquids Confıned by Tvvo Parallel Plates Which are Inclined at Various Angles with Respect to Horizantal", Journal of Heat Transfer, Trans. of the ASME, Vol. 82, pp. 77-84, Feb. 1965. 5. M. Al-Arabi, Y. k. Salman, "Laminar Natural Convection Heat Transfer from anlnclined Cylinder", Int.J. HeatMass Transfer. Vol.23.pp.45-51. 1980.

6. R.A.Wirtz, R. J. Stutzman, "Experiments on Free Convection Between Vertical Plates with Symmetric Heating", Journal of Heat Transfer, Trans. of the ASME, Vol. 104, pp. 501-507, Aug. 1982 7. M. Keyhani, F.A. Kulacki, R N. Christensen, "Free Convection in a Vertical Annulus with Constant Heat Flux on the Inner Wall", Journal of Heat Transfer, Trans. of the ASME, Vol. 105, pp. 454-459, Aug. 1983. 8. Handbook of Chemistry and Physics, 56 th edition, CRC Press, 1975-1976, pp.d176. 9. Omega Engineeringjnc, Temperature Measurement Handbook, 1982. 10. U. Adalıoğlu, H. İ. Arıkan, A. Baykal, H. Yavuz, "Dar ve Düşey Dikdörtgen Kanallarda Akış ve Soğuma", ÇNAEM TR-333, Temmuz 1997. 10