Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Mehmet YANARDAĞ
Danışman: Oğuz Turgut
Özet:
Mikrokanallı ısı değiştiricisi küçük boyutları ve yüksek ısı transfer kapasitesi nedeniyle birçok farklı sektörde kullanılmaktadır. Bu çalışmada mikrokanallı ısı değiştiricileri için dalgalı serpantin yapısının ısıl performansı türbülanslı akış şartlarında sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada üç farklı (Standart k-ε, Realizable k-ε ve SST k-𝜔) türbülans modeli kullanılmıştır. Akışkan olarak su ve Al2O3-su nanoakışkanı kullanılmıştır. Sayısal çalışma ANSYS Fluent paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kullanılan mikro kanallı ısı değiştiricisinin kanal kesiti 1 mm x 1 mm’dir. Hız sınır şartı olarak akışkanın kanala üniform hız ile girdiği, kanal çıkışında ise akışkanın atmosfere çıktığı kabul edilmiştir. Isıl sınır şartı olarak kanalın alt yüzeyine sabit sıcaklık sınır şartı Ts=50°C, diğer yüzeylerine ise yalıtım sınır şartı uygulanmıştır. Akışkanın kanala giriş sıcaklığı 21°C olarak kabul edilmiştir. Çalışma Reynolds sayısının (Re) 200 ≤ Re ≤ 2500 aralığındaki değerlerinde ve Al2O3-su nanoakışkanın hacimsel yüzde oranının (HYO) %0 ≤ HYO ≤ %5 aralığında değişen değerlerinde olması durumlarında gerçekleştirilmiştir. Reynolds sayısının 10 farklı değerinde ve 7 farklı nanoakışkanın hacimsel konsantrasyonunda sayısal çalışma gerçekleştirilmiştir. Geleneksel su akışkanı ile Al2O3-su nanoakışkanın ısıl olarak ısı transfer katsayısı (h), Nusselt sayısı (Nu) ve fark basınç (ΔP) değerleri karşılaştırılmıştır. Sayısal çalışma sonuçları Standart k-ε türbülans modeli sonuçlarının literatür sonuçları ile uyumlu olduğunu göstermiştir. Çalışma sonuçları Reynolds sayısının ve nanoakışkanın hacimsel konsantrasyonun ısı transfer katsayısını, Nusselt sayısını ve sürtünme faktörünü etkilediğini göstermiştir. Dalgalı serpantininin yüzey alnının artırması ve akış içerisindeki ikinci akışların etkisini artırmasından dolayı düz serpantin mikrokanallı ısı değiştiricisine göre ısı transfer performansının iyileştiği saptanmıştır. Al2O3-su nanoakışkanın kullanılması ile ısı transferi katsayısının arttığı ve bunun yanı sıra, Reynolds sayısının artması ile ısı transferinin arttığı belirlenmiştir. Al2O3-su nanoakışkanının hacimsel yüzde değeri ve Reynolds sayısının artışı, toplam fark basıncını artırdığı tespit edilmiştir.
Anahtar
Kelimeler : Mikrokanallı Isı Değiştirici, Nanokışkan, Isı Transferi, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)