Isıl parametreleri sıcaklıkla değişen iğne kanatların, parametrelerin değişimi yöntemi ile performans analizi

Bu çalışmada, taşınım ve ışınımla ısı kaybeden ve ısı iletim katsayısı, ısı taşınım katsayısı ve yayma oranı sıcaklıkla değişen iğne kanatların ısıl performansları araştırılmıştır. Kanat denklemi boyutsuzlaştırılarak, kanat performansını etkileyen boyutsuz problem parametreleri elde edilmiştir. Doğrusal olmayan boyutsuz kanat denklemi, daha çok homojen olmayan doğrusal diferansiyel denklemlerin çözümünde kullanılan ve doğrusal olmayan denklemlerin çözümü için de kullanılabileceği yakın zamanlarda kanıtlanan parametrelerin değişimi yöntemi ile çözülmüştür. Parametrelerin değişimi yöntemi çözümü, bilinen analitik çözümlerle ve bazı sayısal çözümlerle karşılaştırılmış ve sonuçların mükemmel bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Isı transfer hızı ve kanat verimine boyutsuz problem parametrelerinin etkileri araştırılmış ve sonuçlar grafiksel olarak sunulmuştur.

Performance analysis of pin fins with temperature dependent thermal parameters using the variation of parameters method

The performance of pin fins transferring heat by convection and radiation and having variable thermal conductivity, variable emissivity and variable heat transfer coefficient was investigated in the present paper. Nondimensionalizing the fin equation, the problem parameters which affect the fin performance were obtained. Dimensionless nonlinear fin equation was solved with the variation of parameters method, which is quite new in the solution of nonlinear heat transfer problems. The solution of variation of parameters method was compared with known analytical solutions and some numerical solution. The comparisons showed that the solutions are seen to be perfectly compatible. The effects of problem parameters were investigated on the heat transfer rate and fin efficiency and results were presented graphically.

___

  • Kraus AD, Aziz A, Welty J. Extended Surface Heat Transfer. New York, USA, John Wiley & Sons Inc., 2001.
  • Laor K, Kalman H. “Performance and optimum dimensions of different cooling fins with a temperature-dependent heat transfer coefficient”. International Journal Heat and Mass Transfer, 39(9), 1993-2003, 1996.
  • Aksoy IG. “Thermal analysis of annular fins with temperature-dependent thermal properties”. Applied Mathematics and Mechanics, 34(11), 1349-1360, 2013.
  • Chang MH. “Decomposition solution for fins with temperature dependent surface heat flux”. International Journal Heat and Mass Transfer, 48(9), 1819-1824, 2005.
  • Kim S, Huang CH. “A series solution of the non-linear fin problem with temperature dependent thermal conductivity and heat transfer coefficient”. Journal of Physics D Applied Physics, 40(9), 2979-2987, 2007.
  • Khani F, Raji MA, Nejad HH. “Analytical solutions and efficiency of the nonlinear fin problem with temperaturedependent thermal conductivity and heat transfer coefficient”. Communications in Nonlinear Science Numerical Simulation, 14(8), 3327-3338, 2009.
  • Arslanturk C. “Simple correlation equations for optimum design of annular fins with uniform thickness”. Applied Thermal Engineering, 25(14-15), 2463-2468, 2005.
  • Arslanturk C. “Correlation equations for optimum design of annular fins with the temperature dependent thermal conductivity”. Heat and Mass Transfer, 45(4), 519-525, 2009.
  • Kundu B, Bhanja D. “Performance and optimization analysis of a constructal T-shaped fin subject to variable thermal conductivity and convective heat transfer coefficient”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 53(1-3), 254-267, 2010.
  • Bouaziz MN, Aziz A. “Simple and accurate solution for convective–radiative fin with temperature dependent thermal conductivity using double optimal linearization”. Energy Conversion and Management, 51(12), 2776-2782, 2010.
  • Kundu B. “Analytic method for thermal performance and optimization of an absorber plate fin having variable thermal conductivity and overall loss coefficient”. Applied Energy, 87, 2243-2255, 2010.
  • Khani F, Aziz A. “Thermal analysis of a longitudinal trapezoidal fin with temperature-dependent thermal conductivity and heat transfer coefficient”. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 15(3), 590-601, 2010.
  • Torabi M, Aziz A. “Thermal performance and efficiency of convective-radiative t-shaped fin with temperature dependent thermal conductivity, heat transfer coefficient and surface emissivity”. International Communications in Heat and Mass Transfer, 39(8), 1018-1029, 2012.
  • Torabi M, Aziz A, Zhang K. “A comparative study of longitudinal fins of rectangular trapezoidal and concave parabolic profiles with multiple nonlinearities”. Energy, 51, 243-256, 2013.
  • Saedodin S, Barforoush MSM. “Comprehensive analytical study for convective-radiative continuously moving plates with multiple non-linearities”. Energy Conversion and Management, 81, 160-168, 2014.
  • Cengel YA, Palm WJ. Differential Equations for Engineers and Scientists. New York, USA, McGraw Hill, 2012.
  • Mohyud-Din ST, Noor MA, Waheed A. “Variation of parameters method for initial and boundary value problems”. World Applied Sciences Journal, 11(5), 622-639, 2010.
  • Rahmatullah, Mohyud-Din ST. “Variation of parameters method for nonlinear diffusion equations”. International Journal of Modern Applied Physics, 3(1), 48-56, 2013.
  • Moore TJ. Application of Variation of Parameters to Solve Nonlinear Multimode Heat Transfer Problems. PhD Dissertation, Brigham Young University, USA, 2014
  • Moore TJ, Jones MR. “Analysis of the conduction-radiation problem in absorbing, emitting, non-gray planar media using an exact method”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 73, 804-809, 2014.
  • Moore TJ, Jones MR. “Solving nonlinear heat transfer problems using variation of parameters”. International Journal Thermal Sciences, 93, 29-35, 2015.
  • Maple 16.00, © Maplesoft.
  • Bergman TL, Lavine AS, Incropera, FP, DeWitt DP. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed. New Jersey, USA, John Wiley and Sons, 2011.
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-7009
  • Başlangıç: 1995
  • Yayıncı: PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Dinamik üretim sistemleri için kanban sayısının belirlenmesi: Bütünleşik bir yöntem

Özlem Uzun ARAZ, Ceyhun ARAZ, Özgür ESKİ

Hidrolize edilmiş elektrostatik toz boya atık miktarına bağlı olarak poliamid 6 (PA6) ve polioksimetilenin (POM) eriyik akış indeksleri ve yoğunluklarındaki değişimlerin incelenmesi

Yılmaz KISMET

Isıl parametreleri sıcaklıkla değişen iğne kanatların, parametrelerin değişimi yöntemi ile performans analizi

Cihat ARSLANTÜRK

Küreselleştirilmiş orta karbonlu bir çeliğin işlenmesinde, kesme parametrelerinin kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin regresyon analizi ile modellenmesi

Hüdayim BAŞAK, Şehmus BADAY

Derin suda dairesel silindir arkasında meydana gelen akış yapısının örgü teller ile kontrol edilmesi

Burcu OĞUZ, Atakan AKAR, Engin PINAR, Hüseyin AKILLI, Beşir ŞAHİN

Sabit fren test sistemlerinde ileri fren hatalarını belirleyebilecek bir arayüzün geliştirilmesi

Hakan KÖYLÜ, Ersin TURAL

Çok ölçütlü karar verme yöntemleri ile atık bertaraf firması seçimi

Cenker KORKMAZER, Ezgi Aktar DEMİRTAŞ, Doğan EROL

Metro servis sistemlerinde acil tahliye modelleri: İzmir metro uygulaması

Gökçe Baysal TÜRKÖLMEZ, Mustafa GÜNEŞ

Karma modelli tip-2 montaj hattı dengeleme problemi için bir kısıt programlama modeli

Hacı Mehmet ALAĞAŞ, Mehmet PINARBAŞI, Mustafa YÜZÜKIRMIZI, Bilal TOKLU

Karışım tasarımları: Gıda endüstrisindeki güncel uygulamalar üzerine bir yayın taraması

Yeliz Buruk ŞAHİN, Ezgi Aktar DEMİRTAŞ, Nimetullah BURNAK