Boru Konstrüksiyonunun Isı Transfer Performansına Etkisinin Sayısal Analizi

Çelik Z., Çelik H. S., Uçar M.

Mühendis Beyinler Dergisi, cilt.1, sa.3, ss.5-15, 2018 (Hakemli Dergi)

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Cilt numarası: 1 Sayı: 3
  • Basım Tarihi: 2018
  • Dergi Adı: Mühendis Beyinler Dergisi
  • Sayfa Sayıları: ss.5-15
  • Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Isı transferinin gerçekleştirilmesi için her sektörde eşanjörler kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında eşanjörlerde kullanılan borular için konstrüksiyonun tüm parametreler ve yüzey kesit alanları aynı kalacak şekilde dairesel yerine elipse dönüştürülmesinin ısı transfer performansına ve akışkanların hız, basınç ve sıcaklık parametrelerine etkileri, sayısal analizler yoluyla incelenmiştir. Üç farklı analiz senaryosu oluşturulmuştur. 1. senaryoda dairesel geometrili bir boru, 2. senaryoda ilk senaryodaki boru elips geometriye dönüştürülmüş, 3. senaryo da ise borunun genişliği daraltılarak elips geometri yapısı arttırılmıştır. Tüm borular aynı yüzey alanında ve bakır malzeme kullanılarak üretilecek şekilde tasarlanmıştır. Tüm boruların dış yüzeyinden 1.2 m/s hızla 650°C hava geçerken iç yüzeyine 30°C sıcaklıkta 2.2 m/s hızla su girişi olmaktadır. Tüm boru konstrüksiyonları için iç ve dış akış tanımlamaları yapılarak Fluent programıyla üç boyutlu nümerik analizler yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda dairesel borudan elips konstrüksiyona gidildikçe hava çıkış sıcaklığının %15 artarken, hava çıkış hızının %30 azaldığı ve ısı transfer performansının %60 artış gösterdiği görülmüştür. Sayısal analizlerin zaman ve sayısını optimize edebilmek için öncesinde analitik analizler yapılması ve çözümlerin hesaplama ağından bağımsız olarak elde edilmesi gerektiği anlaşılmıştır.

Heat exchangers are widely used for all plants in purpose of realizing heat transfer, In this study; affection of pipe construction modification to elliptical from circular on heat transfer performance and velocity of fluids, pressure with temperature parameters, are investigated by numerical solution methods. There are three different analysis scenarios, In the first scenario, a circular pipe is defined, for the second scenario first pipe is converted elliptical structure and for the last third scenario, pipe is made more elliptical. All pipes are designed as copper made and have same heat transfer surface area. Parameters are identical for all pipes as 30° C water that has 2.2 m/s velocity goes in the pipe and 650°C air passes all around the pipes with 1.2 m/s. For all scenarios numerical analyses are done for inlet and outlet flow, In conclusion; throughout modifying the construction to elliptical from circular; even air left temperature is decreased %15 and has %30 velocity less, heat transfer rate is increased about %60. In order to reach optimum solution, analytical analyses should be made before numerical analysis which has independency from mesh quantity.