Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Azim Doğuş TUNCER
Danışman: Adnan Sözen
Özet:
Gelişen teknolojiyle birlikte enerji ihtiyacı her geçen gün artmakta ve fosil enerji kaynaklarına dayalı sistemlerin olumsuz çevresel etkileri, verimli enerji sistemlerinin önemini artırmaktadır. Helisel borulu tip ısı değiştiriciler, diğer ısı değiştiricilere göre üstün özellikleri sayesinde çeşitli proseslerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, helisel borulu ısı değiştiricilerin ısıl performanslarının arttırılması için yeni bir akış yolu tasarlanmıştır. Isı değiştiricinin gövde tarafına yerleştirilen bir iç boru ile akışın regüle edilmesi amaçlanmıştır. Yeni akış yoluna sahip ısı değiştiricinin kanatçıksız ve kanatçıklı tipleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak sayısal olarak analiz edilmiş ve konvansiyonel tip helisel borulu ısı değiştirici ile karşılaştırılmıştır. Sayısal olarak elde edilen bulgular göz önünde bulundurularak yeni tip tasarıma sahip ısı değiştiriciler imal edilerek deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada, ısı değiştiricilerin sıcak tarafında su, TiO2/su tekli ve Cu-TiO2/su hibrit nanoakışkanları test edilmiştir. Kütlece %1 konsantrasyona sahip nanoakışkanlar hazırlanarak termofiziksel özellikleri de bu tez kapsamında araştırılmıştır. Deneyler farklı Reynolds sayıları ve sıcaklık değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlara göre, TiO2/su nanoakışkanının kanatçıksız ve kanatçıklı helisel borulu ısı değiştiricilerde kullanılması toplam ısı transfer katsayısını sırasıyla ortalama %7,5 ve %8,6 oranında arttırmıştır. Hibrit nanoakışkanın kanatçıksız ve kanatçıklı sistemlerde kullanımı ise toplam ısı transfer katsayısını sırasıyla ortalama %10,8 ve %12 oranında iyileştirmiştir. Genel olarak, tekli ve hibrit nanoakışkanların kanatçıksız ve kanatçıklı ısı değiştiricilerde kullanımı ısıl performansı önemli ölçüde arttırmıştır. Ancak, hibrit nanoakışkan kullanımı her iki ısı değiştiricide de tekli nanoakışkana oranla daha iyi performans göstermiştir. Ek olarak, çalışma bulgularına göre genişletilmiş ısı transfer yüzeylerinin helisel borulu ısı değiştiricilere entegre edilmesinin ısıl performans üzerine olumlu etkileri gözlemlenmiştir. Bunun yanında, elde edilen sayısal ve deneysel sonuçların birbiriyle uyum içinde olduğu bulunmuştur.
Anahtar Kelimeler : Helisel borulu, ısı değiştirici, kanatçık, nanoakışkan, hesaplamalı
akışkanlar dinamiği, ısı transferi