CHEVRON TİPİ BİR ISI DEĞİŞTİRİCİNİN TERMODİNAMİK ANALİZİ

Benzer belgeler
Abs tract: Key Words: Abdullah YILDIZ Mustafa Ali ERSÖZ

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

Birleşik Isı -Güç Sistemlerinde Proses Sıcaklığı Değişiminin Elektrik ve Isı Üretimi Üzerine Etkileri

Farklı Plaka Yüzey Açısına Sahip Plakalı Isı Değiştiricilerin Ekserji Analizi

DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

DEÜ Makina Mühendisliği Bölümü MAK 4097

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

DEN 322. Isı Değiştirgeçleri

ISI DEĞİŞTİRİCİLERLE İLGİLİ ÖRNEK SORU VE ÇÖZÜMLERİ

SU-SU ÇİFTİ TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI EŞANJÖRÜ DENEYİ ISI EŞANJÖRÜNDE ETKENLİK TAYİNİ DENEYİ

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

KMM 302 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

ISI TEKNİĞİ LABORATUARI-1

PARALEL VE ZIT AKIŞLI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİ DENEYİ

Isıtma Sistemlerinde Kullanılan Plakalı Isı Değiştiricilerin Termodinamik Analizi

f = =

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

PARABOLİK GÜNEŞ KOLEKTÖRÜ ISIL ANALİZİ. İbrahim ERCİYAS Kemal Ersin ERİÇYEL Uğur KARAGÖZ

SICAK SU HAZIRLAYICISI (BOYLER)

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

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Yararlanılan Kaynaklar: 1. Kurt, H., Ders Notları 2. Genceli, O.F., Isı Değiştiricileri, Birsen Yayınevi, Dağsöz, A. K.

Şekil-1 Yeryüzünde bir düzleme gelen güneş ışınım çeşitleri

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM FİNAL PROJE ÖDEVİ

RADYATÖR ARKALARINA YERLEŞTİRİLEN YANSITICI YÜZEYLERİN RADYATÖR ETKİNLİĞİNE ETKİSİ

Plakalı Isı Eşanjörü Kullanılan Soğutma Uygulamalarında Soğutma Etkinlik Katsayısının Deneysel İncelenmesi

ORİFİS İLE DEBİ ÖLÇÜLMESİNDE GÜVENİLİRLİK VE HASSASİYETİN TERMODİNAMİK DEĞERLENDİRMESİ

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

DENEY FÖYLERİ DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

Akdeniz Bölgesinde Güneş Işınım Ekserjisi Değişimi

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

ÇİFT KADEMELİ SOĞUTMA ÇEVRİMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ

PLAKALI ISI EŞANJÖRÜ KULLANILAN SOĞUTMA UYGULAMALARINDA SOĞUTMA ETKİNLİK KATSAYISININ DENEYSEL İNCELENMESİ

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Kaynaklı Isı Değiştiriciler SPS ve SAW

DÜNYADAKİ ATIK SU ISI DEĞİŞTİRİCİSİ UYGULAMALARI. Doç.Dr.Hüseyin GÜNERHAN Yük.Müh.Oğuzhan ÇULHA

KAYNAMALI ISI TRANSFERİ DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

TEKSTİL ENDÜSTRİSİ BOYAMA PROSESİNDE PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERLE ATIK ISI GERİ KAZANIM SİSTEMİ ENERJİ VE EKSERJİ ANALİZİ

TAŞINIMIN FİZİKSEL MEKANİZMASI

Abs tract: Key Words: Gökhan ARSLAN

Abs tract: Key Words: Elif ŞAHİN Erkan DİKMEN Arzu ŞENCAN ŞAHİN

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 3 sh Ekim 2002

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

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI

LEVHA KANATLI BORULU TİPLİ BİR BUHARLAŞTIRICININ ISIL DAVRANIŞININ ENTALPİK TÜNELİNDE DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

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

NOT: Pazartesi da M201 de quiz yapılacaktır.

Kaliteli Isı Değiştiriciler

GÜNEŞ ENERJĐSĐ IV. BÖLÜM. Prof. Dr. Olcay KINCAY

ISI DEĞİŞTİRİCİ (EŞANJÖR) DENEYİ

XII. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ EVAPORATÖR TASARIMLARINDA FARKLI MALZEME VE KONSTRÜKSİYON UYGULAMALARI İLE KARŞILAŞTIRMALI YENİ YAKLAŞIMLAR

ZAMANA BAĞLI ISI İLETİMİ ÖRNEK PROBLEMLER

TOPRAK KAYNAKLI BİR ISI POMPASININ FARKLI SOĞUTUCU AKIŞKANLAR İÇİN TERMODİNAMİK ANALİZİ

MAK 311 ISI GEÇİŞİ YARIYIL SONU SINAVI

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

ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KMB 405 KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ LABORATUVARI - 3

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

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

OTG-130 BİLGİSAYAR KONTROLLÜ ISI DEĞİTİRİCİ EĞİTİM SETİ.

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

BİR OTELİN SICAK SU İHTİYACININ SUDAN SUYA ISI POMPASIYLA DESTEKLENMESİ VE SİSTEMİN TERMOEKONOMİK ANALİZİ

Abs tract: Key Words: Fatih ÜNAL Derya Burcu ÖZKAN

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi PERFORMANCE ANALYSIS OF SINGLE FLASH GEOTHERMAL POWER PLANTS

JEOTERMAL ENERJİ UYGULAMALARINDA KULLANILAN ISI DEĞİŞTİRİCİLER

BUHARLI VE BİRLEŞİK GÜÇ ÇEVRİMLERİ

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

KÜTLESEL ŞEKİLLENDİRME İŞLEMLERİ

ISI TRANSFERİ. Doğal Taşınım

ISITMA VE SOĞUTMA UYGULAMALARINDA KULLANILAN PLAKALI ISI EŞANJÖRLERİNİN DENEYSEL ANALİZİ

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

KALİTELİ ISI DEĞİŞTİRİCİLER

HAVA SOĞUTMALI BİR SOĞUTMA GURUBUNDA SOĞUTMA KAPASİTESİ VE ETKİNLİĞİNİN DIŞ SICAKLIKLARLA DEĞİŞİMİ

HT-350 ISIL İLETKETLİK EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ SİPER PERLİTLİ YALITIM SIVASI ANALİZ RAPORU

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

Temel Yasa. Kartezyen koordinatlar (düz duvar) Silindirik koordinatlar (silindirik duvar) Küresel koordinatlar

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Sığa ve Dielektrik. Bölüm 25

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

DÖNER REJENERATÖRLERİN OPTİMUM BOYUTLANDIRILMASI

ENDÜSTRİYEL TESİSLERDE KULLANILAN BİRLEŞİK KOJENERASYON SİSTEMLERİNİN EKONOMİK ANALİZİ ÖZET

Zibro'yu dünyaya sunan Avrupa devi; PVG Grup...

Havalı Güneş Kolektörlerinde Farklı Bağlantı Şekillerinin Isıl Performansa Etkisinin Deneysel Analizi

ŞEKİL P4. Tavanarası boşluğu. Tavanarası boşluğu. 60 o C. Hava 80 o C 0.15 m 3 /s. Hava 85 o C 0.1 m 3 /s. 70 o C

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,

1. HAFTA Giriş ve Temel Kavramlar

Entropi tünelinden çıkmanın tek yolu ekserji iksirini içmektir! (A. Midilli)

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

Soru No Puan Program Çıktısı 3, ,8 3,10 1,10

Su Debisi ve Boru Çapı Hesabı

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

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-1

+ 1. ) transfer edilir. Seri. Isı T h T c sıcaklık farkı nedeniyle üç direnç boyunca ( dirençler için Q ısı transfer miktarı aşağıdaki gibidir.

Levha Kanatlı Borulu Tipli Bir Buharlaştırıcının Isıl Davranışının Entalpik Tünelinde Deneysel Olarak İncelenmesi

Transkript:

_ 1133 CHEVRON TİPİ BİR ISI DEĞİŞTİRİCİNİN TERMODİNAMİK ANALİZİ Abdulla YILDIZ Mustafa Ali ERSÖZ ÖZET Plakalı ısı değiştiriciler, çğunlukla kimya, gıda ve ilaç endüstrisinde ısıtma ve sğutma uygulamaları için kullanılmaktadır, Bu çalışmada, cevrn tip bir ısı değiştirici için termdinamiğin birinci yasa (enerji) ve ikinci yasa (ekserji) analizleri terik sayısal larak değerlendirilmiştir. Çalışma akışkanı larak su-su çifti kullanılmıştır. Farklı sıcak su giriş sıcaklığı ve sğuk su kütlesel debileri için enerji verimi, tersinmezlik ve ekserji verimi değerleri esaplanmıştır. Elde edilen veriler grafiklerle gösterilmiş ve değerlendirilmiştir. Anatar Kelimeler: Cevrn ısı değiştirici, Enerji analizi, Ekserji analizi, Tersinmezlik. ABSTRACT Te plate eat excangers are cmmnly used fr prcess eating and cling applicatins in cemical, fd prcessing and parmaceutical industries. In te present study, te teretical numerical results f te first (energy) and secnd law (exergy) analyses f termdynamics fr a cevrn type plate eat excanger are presented. Ht water and cld water are used as wrking fluids. Te energy efficiency, irreversibility and exergy efficiency values depending n te inlet t water temperature and inlet cld water mass flw rate are calculated. Obtained results are grapically presented and evaluated. Key Wrds: Cevrn type plate eat excanger, Energy analysis, Exergy analysis, Irreversibility. 1. GİRİŞ Isı değiştirici, bir akışkanın saip lduğu ısıl enerjinin farklı sıcaklıktaki başka bir akışkana, aktarılmasını sağlayan bir ciazdır [1]. Çift brulu ve plakalı ısı değiştiriciler kimya ve gıda endüstrisinde yaygın larak kullanılan ısı değiştirici tipleridir. Plaka veya kıvrım tipli plakalı ısı değiştiriciler günümüzde knvansiynel eş merkezli ve çift brulu ısı değiştiricilerin yerini almıştır. Plakalı bir ısı değiştirici, iki akışkan arasında ısı transferi için metal plakalar kullanılan bir ısı değiştirici tipidir. Plakalı ısı değiştiricinin knvansiynel ısı değiştiriciye göre en büyük avantajı, akışkanlar leva üzerine yayıldığından dlayı çk daa büyük bir yüzey alanına saip lmasıdır [2,3]. Plakalı bir ısı değiştirici ince ve kıvrımlı leva serilerinden luşmaktadır. Bu levalar, ısı değiştirici uygulamalarına bağlı larak cntalı, kaynaklı ve leimli labilir [4].

_ 1134 Bu çalışmada, karşıt akışlı cevrn tip bir ısı değiştiricinin terik larak birinci yasa (enerji) ve ikinci yasa (ekserji) analizleri yapılmıştır. Çalışma akışkanı larak su-su çifti kullanılmıştır. Farklı sıcak su giriş sıcaklığı ve sğuk su kütlesel debileri için enerji verimi, tersinmezlik ve ekserji verimi değerleri esaplanmıştır. Hesap edilen değerler grafik larak gösterilmiş ve değerlendirilmiştir. 2. CHEVRON TİP ISI DEĞİŞTİRİCİ VE ÖZELLİKLERİ Cevrn tipi ısı değiştirici, plakalı ısı değiştiricinin bir türüdür ve plakalar üzerindeki desenler, belirli bir açı ile imal edilirler. Literatürde, bu açılar cevrn açısı larak adlandırıldığı için bu tip ısı değiştiricilere cevrn tip ısı değiştiricileri de denilmektedir. Plakalı ısı değiştiriciler kaynaklı (leimli) ve cntalı larak iki gurupta incelenir. Cntalı lanlar da kendi arasında ayrılır; cntalı plakalı, spiral plakalı ve lamelli lmak üzere yaygın larak üç farklı tipte üretilirler [6]. Leimli plakalı ısı değiştirici, standart cntalı plakalı ısı değiştirici gibi dalgalı bir örüntüye saip plaka demetinden meydana gelir. Çalışma prensipleri genel larak cntalı plakalı ısı değiştiriciler ile aynıdır. Ancak burada cntaların yerini bakır leim malzemesi almıştır. Ayrıca leimli plakalı ısı değiştiriciler de, saplamalar ve baskı plakalar da mevcut değildir. Paslanmaz çelik plakalar leimleme amacı ile kullanılan bakır film ile birlikte vakum altında yüksek sıcaklıkta fırınlanır. Snuç larak, cntasız ve sn derece kmpakt yapıda bir ısı değiştirici lur. Terik mdelde kullanılan ısı değiştirici, 45 cevrn açısına saip karşıt akışlı leimli plakalı cevrn tip bir ısı değiştiricidir. Isı değiştiricinin şematik görünüşü Şekil 1 de ve teknik özellikleri Tabl 1 de verilmiştir. Şekil 1. Terik Analizde Kullanılan Karşıt Akışlı Leimli Plakalı Cevrn Tip Isı Değiştirici

_ 1135 Tabl 1. Terik Analizde Kullanılan Cevrn Tip Isı Değiştiricinin Teknik Özellikleri Plaka kalınlığı, mm (t) 0,3 Cevrn (desen) açısı, derece (β) 45 Tplam plaka sayısı 15 Dikey bağlantı nktaları arası mesafe, m (Lv) 0,154 Sıkıştırılmış plaka kalınlığı, m (Lc) 0,05 Etkin kanal genişliği, m (Lw) 0,08 Tplam etkin alan, m 2 (A) 0,1968 Tüm bağlantı çapları, m (D p ) 0,016 Plaka malzemesinin ısı iletim katsayısı, W/mK (k) 17,5 Yüzey genişleme faktörü, φ 1,273 3. TERMODİNAMİK ANALİZ Cevrn tip ısı değiştiricinin, terik termdinamik analizinde aşağıdaki kabuller yapılmıştır. a. Isı değiştirici kararlı al kşullarında çalışmakta ve kararlı akış kşulları geçerlidir. b. Isı değiştiriciden çevreye lan ısı kayıpları imal edilmiştir. c. Isı değiştiricide ısı üretimi yktur. d. Ölü al kşulları T 0 =20 C ve P 0 =1 atm larak kabul edilmiştir. e. Akışkan ve yüzeydeki eksenel ısı iletimi imal edilmiştir. f. Plakaların ısı direnci cevrn tip plakalı ısı değiştirici byunca sabittir. g. Cevrn tip plakalı ısı değiştiricide faz değişimi yktur.. Sıcak ve sğuk akışkan için termdinamik özellikler rtalama akışkan sıcaklığında değerlendirilmiştir. 3.1. Birinci Yasa (Enerji) Analizi Temiz yüzeyli karşıt akışlı bir ısı değiştiricideki ısı transfer ızı aşağıdaki eşitlik ile tanımlanır [5,7,8]: Q U.A.ΔT ln, CF (1) (1) eşitliğinde U (W/m 2.K) tplam ısı transfer katsayıdır ve Eşitlik 2 den esaplanır. A (m 2 ) tplam etkin alan, ΔT ln,cf ( C) rtalama lgaritmik sıcaklık farkıdır ve Eşitlik 3 ile esaplanır. 1 U 1 1 t (2) k c (2) eşitliğinde c (W/m 2.K)ve (W/m 2.K) sırasıyla sğuk ve sıcak akışkan için ısı transfer taşınım katsayısı, t (mm) plaka kalınlığı ve k (W/m.K) plaka malzemesinin ısı iletim katsayısıdır. ΔT ln, CF ΔT1 ΔT2 (3) ΔT1 ln ΔT 2 (2) eşitliğinde ΔT 1 ( C) giren sıcak akışkan ve çıkan sğuk akışkan arasındaki sıcaklık farkı ΔT1 T,in Tc,ut ve ΔT 2 ( C) çıkan sıcak akışkan ve giren sğuk akışkan arasındaki sıcaklık farkıdır ΔT T [1,9]. 2,ut T

_ 1136 (2) eşitliğinde, sıcak ve sğuk akışkan için ısı taşınım katsayıları sırasıyla Eşitlik (4) ve (5) den esaplanabilir. Nu k (4) D c Nu c k (5) D (4) ve (5) eşitliğinde, Nu ve Nu c, Re ve Pr sayısının fnksiynudur ve cevrn tip bir ısı değiştirici için aşağıdaki eşitlikten esaplanır. 0.17 n 1/3 μb Nu C Re. Pr μ (6) w (6) eşitliğinde μb μ w larak kabul edilebilir. Eş. (6) da C ve n sabitleri Reynlds (Re) sayısının fnksiynudur ve farklı Re sayıları için Tabl 2 de tanımlanmıştır [1]. Tabl 2. Cevrn Tipi Isı Değiştirici İçin Re Sayısına Bağlı C ve n Sabit Değerleri Cevrn açısı C n Kşullar 45 0,400 0,598 10 < Re < 100 0,718 0,349 Re < 10 0,300 0,663 Re > 100 Reynld sayısı (Re) sıcak ve sğuk akışkan için idrlik çapa bağlı larak Eşitlik (7) den esaplanabilir [1]. G.D Re = μ (7) (4), (5) ve(7) eşitliğinde D (m) idrlik çap Eşitlik (8) den esaplanır. (7) eşitliğinde G (kg/m2s) alan başına kütlesel debidir ve (9) eşitliği ile ifade edilir. 2b D = (8) φ m G = N cp.b.l w (9) (8) ve (9) eşitliğinde b(m) rtalama akış kanal bşluğudur ve Eşitlik (10) ile esaplanır. (8) eşitliğinde φ yüzey genişleme faktörüdür ve gerçek etkin alanının prje alanına ranıdır ve Eşitlik (11) ile ifade edilir. (9) eşitliğinde m (kg/s) kanal başına kütlesel debi, L w (m) efektif kanal genişliği, N cp geçiş başına kanal sayısıdır ve Eşitlik (12) ile esaplanır [1]. b = p - t (10) A t = (11) A 1p Nt - 1 N cp = (12) 2N p

_ 1137 (10) eşitliğinde t (mm) plaka kalınlığı, p (m) plaka adımıdır ve Eşitlik (13) ile tanımlanır. (11) eşitliğinde A t (m 2 ) tek bir plakanın ısı transfer alanı ve A 1p (m 2 ) prje plaka alanıdır. A t ve A p sırasıyla Eşitlik (14) ve (15) ile esaplanır. (12) eşitliğinde N t tplam plaka sayısı ve N p geçiş sayısıdır. Lc p = (13) N t A e A t = (14) N e A (15) 1p = Lp.L w (13) eşitliğinde L c (m) sıkıştırılmış plaka kalınlığıdır. (14) eşitliğinde A e (m 2 ) tplam efektif alan ve N e etkin plaka sayısıdır ve Eşitlik (16) ile tanımlanır. (15) eşitliğinde L w (m) efektif kanal genişliği ve L p (m) dikey bağlantı nktaları arasındaki efektif akış uzunluğudur ve L v (m) larak alınır. Ne = Nt - 2 (16) Isı değiştirici enerji etkinliği ε, akışkanların çıkış sıcaklıkları bilinmediği durumumda ε-ntu metdundan belirlenir ve aşağıdaki şekilde ifade edilebilir [1]. Cmin 1- exp [- NTU(1- )] Cmax εi = (17) Cmin Cmin 1 (- )exp [- NTU(1- )] C C max (17) eşitliğinde NTU, transfer birim sayısıdır ve Eşitlik (18) ile tanımlanır. C min max UA NTU = (18) Isı değiştirici enerji etkinliği ε, aynı zamanda gerçek ısı transfer miktarının ( Q ), lası maksimum ısı transfer miktarına Q ) ranı larak da tanımlanır: ( max Q εi = Q max (19) Isı değiştiricideki ısı transfer miktarı, sıcak veya sğuk akışkanlar için aşağıdaki biçimde enerji dengesinden esaplanabilir. ( T - T ) = C ( T T ) Q = C - (20) c c,ut,in,ut (20) eşitliğinde Cc = m ccpc ve C = m Cp sırasıyla sğuk ve sıcak akışkanlar için ısı kapasite miktarıdır [1,9]. Isı değiştiricide luşabilecek maksimum ısı transfer miktarı Eşitlik (21) den esaplanır. max min ( T - T ) Q = C (21),in (21) eşitliğinde C min, Cc = m ccpc ve C = m Cp değerlerinden daa küçük lanı seçilir.

_ 1138 3.2. İkinci Yasa (Ekserji) Analizi Ekserji, tersinmez sistemlerdeki veya prseslerdeki entrpi üretiminden kaynaklanan kullanılabilir enerjideki kayıp larak veya bir sistem referans çevre sıcaklığı ile eşit duruma geldiğinde sistem tarafından üretilebilen maksimum iş miktarı larak tanımlanır. Ekserji, enerji gibi bir krunum kanunu değildir, aksine erangi bir gerçek prsesteki tersinmezliklerden dlayı ekserjinin tüketileceğini veya kayblacağını ifade eder. Ekserji, sadece sistemin değil sistem-çevre birleşiminin bir özelliğidir. Bir sistem için genel ekserji denklemi aşağıdaki şekilde yazılabilir [8]. in ut E x Ex = E x (22) dest Isı değiştiriciye kütle ile giren ve çıkan ekserji miktarı sırasıyla Eşitlik (23) ve (24) den esaplanabilir. Ex = m ψ + m ψ (23) mass, in mass, ut,in,ut,in,ut c,ut Ex = m ψ + m ψ (24) c,ut (23) ve (24) eşitliğinde, ψ kullanılabilirliktir ve girişteki ve çıkıştaki kullanılabilirlik değerleri aşağıda tanımlanmıştır. ( - )- T ( s - ) ψ (25), in =,in 0 0,in s 0 ( ) T ( s ) ψ - - (26) c, in = 0 0 s 0 ( - )- T ( s - ) ψ (27), ut =,ut 0 0,ut s 0 ( - )- T ( s - ) ψ (28) c, ut = c,ut 0 0 c,ut s 0 (25) (28) eşitliğinde entalpi, s entrpi ve alt indis 0 ölü al kşullarını ifade etmektedir. Isı değiştiricide meydana gelen tersinmezlik değeri İ aşağıdaki eşitlikten esaplanabilir. E (29) x, dest = I = T0 Sgen (29) eşitliğinde S gen, entrpi üretimidir. Adyabatik bir ısı değiştirici için ikinci yasa etkinliği, sğuk akışkan tarafından kazanılan ekserjinin sıcak akışkan tarafından sağlanan ekserjiye ranıdır ve Eşitlik (30) ile esaplanır [8]. ε II m = m c ( ψc,ut - ψ) ( ψ - ψ ),in,ut (30)

_ 1139 SONUÇ Bu çalışmada, cevrn tipi bir ısı değiştiricinin termdinamik analizleri yapılmıştır. Analizlerde, sıcak su debisinin ve sğuk su giriş sıcaklığının sabit lması durumunda üç farklı sğuk su debi girişi ve 5 farklı sıcak su girişi için enerji verimliği, tersinmezlik ve ekserji verimliliği değerleri esaplanmıştır. Isı değiştiricilerin enerji analizi Eşitlik (1)-(21) de verilen parametrelere bağlı larak yapılmıştır. Şekil (2) de sıcak ve sğuk akışkan için sıcak su giriş sıcaklığı ve sğuk su giriş kütlesel debisine bağlı Reynlds sayısının değişimi verilmiştir. Şekil 2. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Reynlds Sayısının Değişimi (m Şekil 2 den görüldüğü gibi, sabit sıcak su kütlesel debisinde sğuk su kütlesel debisi arttıkça Reynlds sayısı artmaktadır. Sğuk su kütlesel debisi arttığında sıcak su çıkış sıcaklığı azaldığından dlayı düşük sğuk su debilerinde sıcak akışkan için Reynlds sayısı artmaktadır. Isı değiştiricilerdeki ısı taşınım katsayıları önemli derecede Nusselt sayısına bağlıdır. Sıcak ve sğuk akışkan için sıcak su giriş sıcaklığı ve sğuk su giriş kütlesel debisine bağlı Nusselt sayısının değişimi sırasıyla Şekil 3 ve Şekil 4 de verilmiştir. Şekil 3 den görüldüğü gibi, sıcak su akışkan giriş sıcaklığı arttıkça sıcak akışkanın Nusselt sayısı artmaktadır. Aynı şekilde, Şekil 4 den görüldüğü gibi, sğuk suyun kütlesel debisi ve sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça sğuk akışkanın Nusselt sayısı da artmaktadır. Isı değiştirici analizlerinde, sıcak ve sğuk akışkan için çıkış sıcaklıklarının bilinmemesi durumunda ɛ- NTU yöntemi kullanılmaktadır. Eşitlik (17) den görüldüğü üzere, ısı değiştiricinin enerji verimliliği önemli ölçüde transfer birim sayısına (NTU) bağlıdır. Şekil 5 de sğuk akışkanın kütlesel debileri için sıcak akışkan giriş sıcaklığına bağlı transfer birim sayısı (NTU) verilmiştir. Şekil 5 den görüldüğü gibi, sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça NTU değeri azalmaktadır, fakat sğuk akışkanın kütlesel debisi arttıkça NTU değeri azalmaktadır.

_ 1140 Şekil 3. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Sıcak Akışkan Nusselt Sayısının Değişimi (m Şekil 4. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Sğuk Akışkan Nusselt Sayısının Değişimi (m Isı değiştirici verimliliğini etkileyen en önemli parametrelerden birisi de ısı değiştiricinin saip lduğu tplam ısı transfer katsayısı (U) değeridir. Şekil 6 da sğuk akışkan kütlesel debileri için sıcak akışkan giriş sıcaklığına bağlı tplam ısı transfer katsayısı değerinin değişimi verilmiştir. Şekil 6 dan görüldüğü gibi, sğuk akışkan kütlesel debisi ve sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça tplam ısı transfer katsayısı (U) değeri artmaktadır.

_ 1141 Şekil 5. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı ile NTU Sayısının Değişimi (m Şekil 6. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Isı Transfer Katsayısının Değişimi (m Isı değiştirici seçimi ve analizinde önemli parametrelerden biri de ısı transfer miktarı değerinin belirlenmesidir. Şekil 7 de sğuk akışkan kütlesel debileri için sıcak akışkan giriş sıcaklığına bağlı ısı transfer miktarı değerinin değişimi verilmiştir. Şekil 7 den görüldüğü gibi, sğuk akışkan kütlesel debisi ve sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça ısı transfer miktarı (Q) değeri artmaktadır. Analizlerde sıcak ve sğuk akışkan çıkış sıcaklıklarının esaplanması gerekmektedir. Şekil 8 ve 9 da sırasıyla sğuk su kütlesel debileri için sıcak akışkan giriş sıcaklığına bağlı sıcak akışkan ve sğuk

_ 1142 akışkanın çıkış sıcaklık değerleri verilmiştir. Sğuk akışkanın kütlesel debisi azaldıkça ve sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça çıkış sıcaklıkları artmaktadır. Şekil 7. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Isı Transfer Miktarının Değişimi (m Şekil 8. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Sıcak Akışkan Çıkış Sıcaklığının Değişimi (m Isı değiştirici verimi birçk parametreye bağlı larak değişmektedir. Şekil 10 da farklı sğuk akışkan kütlesel debileri için sıcak akışkan giriş sıcaklığına bağlı larak ısı değiştirici enerji verimliliğinin değişimi verilmiştir. Şekil 10 dan görüldüğü üzere, ısı değiştirici enerji verimi önemli derecede sğuk akışkanın kütlesel debisine bağlıdır ve sğuk akışkanın kütlesel debisi azaldıkça enerji verimliliği artmaktadır. Sıcak

_ 1143 akışkan giriş sıcaklığının enerji verimine etkisi çk fazla değildir ve sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça enerji verimliliği artmaktadır. Şekil 9. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Sğuk Akışkan Çıkış Sıcaklığının Değişimi (m Şekil 10. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı ile Enerji Veriminin Değişimi (m Bu çalışma kapsamında, cevrn tipi ısı değiştiricinin termdinamiğin ikinci yasa (ekserji) analizi kısmında, ısı değiştiricide meydana gelen tersinmezlikler ve ekserji verimlilik değerleri esaplanmıştır. Şekil 11 de farklı sğuk akışkan kütlesel debileri için sıcak akışkan giriş sıcaklığına bağlı larak ısı değiştiricide meydana gelen tersinmezlik değerleri verilmiştir. Şekil 11 den görüldüğü gibi, sğuk akışkanın kütlesel debisi ve sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça tersinmezlik değeri artmaktadır.

_ 1144 Şekil 12 de farklı sğuk akışkan kütlesel debileri için sıcak akışkan giriş sıcaklığına bağlı larak ısı değiştiricinin ekserji verimi değerleri verilmiştir. Şekil 12 den görüldüğü gibi, enerji veriminde lduğu gibi ekserji verimi de önemli derecede sğuk akışkanın kütlesel debine bağlı larak değişmektedir. Sğuk akışkanın kütlesel debisi azaldıkça ekserji verimi artmaktadır. Benzer şekilde, sıcak akışkan giriş sıcaklığı arttıkça ekserji verimi çk ufak değerlerde lsa da artmaktadır. Şekil 11. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Tersinmezlik Değerinin Değişimi (m Şekil 12. Sıcak Akışkan Giriş Sıcaklığı İle Ekserji Veriminin Değişimi (m

_ 1145 6. TARTIŞMA VE ÖNERİLER Bu çalışmada, kmbi ve ufak sıcak su azırlama sistemlerinde kullanılan cevrn tip karşıt akışlı bir ısı değiştiricinin terik larak enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Analizlerde detaylı larak esaplama prsedürü verilmiştir. Terik çalışmada, sıcak su kütlesel debisi ve sğuk su giriş sıcaklığının sabit lması durumunda, sıcak su giriş sıcaklığının ve sğuk su kütlesel debisinin enerji ve ekserji verimlerine etkisi irdelenmiştir. Enerji analizinde, enerji verimliliğini etkileyen parametreler irdelenmiş ve esaplanmıştır. Isı değiştiricinin enerji verimliği 0,46 ile 0,94 arasında değişmektedir. En yüksek enerji verimliği en düşük sğuk su debisinde ve en yüksek sıcak su girişinde 0,94 larak esaplanmıştır. Ekserji analizinde, ısı değiştiricinin tersinmezlik ve ekserji verimlilik değerleri esaplanmıştır. Tersinmezlik değeri 22 W/K ile 745 W/K arasında değişmektedir. En yüksek tersinmezlik, en yüksek sğuk su kütlesel debisinde ve en yüksek sıcak su girişinde 745 W/K larak esaplanmıştır. Isı değiştiricinin ekserji verimliliği ise 0,32 ile 0,53 arasında değişmektedir. Enerji verimliliğine benzer şekilde en yüksek ekserji verimliği en düşük sğuk su debisinde ve en yüksek sıcak su girişinde 0,53 larak esaplanmıştır. İlerleyen çalışmalarda, bu terik mdelin geçerliliği deneysel larak araştırılabilir. Ayrıca, çalışmada da verildiği üzere verimliliği etkileyen birçk parametre bulunmaktadır. Bu parametrelerin verime etkisi ve ptimum çalışma şartları da incelenebilir. KAYNAKLAR [1] KAKAÇ, S, and HONGTAN L,, Heat Excangers Selectin, Rating and Termal Design, CRC Press, 2002, [2] GUT, J, A,W, et al,, Termal Mdel Validatin f Plate Heat Excangers wit Generalized Cnfiguratins, Cemical Engineering Science, 59, 4591-4600, 2004, [3] VLASOGIANNIS, P, et al,, Air-Water Tw-Pase Flw and Heat Transfer in a Plate Heat Excanger, Internatinal Jurnal f Multipase Flw, 28, 757-772, 2002, [4] MASOUD,H, F,, MOHAMMAD R, T,, SOMAYE, N,, Numerical and Experimenatl Invesitigatin f Heat Transfer f ZNO/Water Nanfluid in te Cncentric Tube and Plate Heat Excanger, Numerical and Experimental Investigatin f Termal Science, 15, 183-194, 2011, [5] PAISARN N,, Secnd law analysis n te eat transfer f te rizntal cncentric tube eat excanger, Internatinal Cmmunicatins in Heat and Mass Transfer, 33, 1029 1041, 2006. [6] [GENCELİ, O,F, (1999), Isı Değiştiricileri, Birsen Yayınevi, 1999. [7] ŞENCAN, A., KILIÇ,B., SELBAŞ, R., Secnd law analysis f a plate eat excanger, Internatinal Jurnal f Engineering and Applied Sciences. 2, 79-87, 2010. [8] ÇENGEL, Y.,A., BOLES, A., Müendislik Yaklaşımıyla Termdinamik, Ali Pınarbaşı, Guven Bilimsel, 2008. [9] WANG, L., SUNDEN, B, MANGLİK, R., M, Plate eat excangers design, applicatins and Perfrmance, Wit Press, 2007. ÖZGEÇMİŞ Abdulla YILDIZ 1978 yılı Uşak dğumludur. 2000 yılında Dumlupınar Üniversitesi Müendislik Fakültesi Makina Bölümünü bitirmiştir. Aynı Üniversiteden 2003 yılında Yüksek Müendis ve Ege Üniversitesinden 2009 yılında Dktr ünvanını almıştır. 2001-2003 Yılları arasında Afyn Kcatepe Üniversitesi Uşak

_ 1146 Müendislik Fakültesi Makina Bölümü nde Araştırma Görevlisi, 2003-2009 yıllarında Ege Üniversitesi Müendislik Fakültesi Makina Müendisliği Bölümü nde 35. madde kapsamında Araştırma Görevlisi larak görev yapmıştır. 2010 yılından beri Uşak Üniversitesi Müendislik Fakültesi Makina Bölümü Termdinamik Anabilim Dalı nda Yrd. Dç. Dr. Olarak görev yapmaktadır. Güneş Enerjisi, Isıl Sistemlerin Termdinamik Analizi knularında çalışmaktadır, Mustafa Ali ERSÖZ 1970 yılı Denizli dğumludur. 1991 yılında Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümünü bitirmiştir. Aynı Üniversiteden 2001 yılında Uzman, 2008 yılında Dktr unvanı almıştır. 1991-2009 yılları arasında M.E.B. bağlı endüstriyel teknik öğretim kullarında öğretmenlik ve yöneticilik görevleri yapmıştır. 2009 yılından itibaren Uşak Üniversitesi Meslek Yüksekkulu Elektrik ve Enerji bölümünde Yrd, Dç, Dr. Olarak görev yapmaktadır. Yenilenebilir enerji ve ısıl sistemlerin termdinamik analiz knularında çalışmalar yapmaktadır.