Çarpan dikdörtgen hava jetlerinde akış ve ısı transferi karakteristiklerinin sayısal analizi
Tekli ve çoklu çarpan hava jetleri çarpma bölgesinde oluşturdukları yüksek ısı ve kütle transferi nedeniyle ısıtma, soğutma, kurutma v.b. gibi birçok endüstriyel işlemde sıklıkla kullanılır. Bu çalışmada, sabit ısı akışıyla ısıtılmış bir yüzeyin tek ve çift jet kullamlarak soğutulması işlemindeki akış ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Akışın, türbülanslı, iki boyutlu, sıkıştırılamaz ve sürekli rejimde olduğu kabul edilmiştir. Analizde standart k-$epsilon$ türbülans modeli kullanılmış olup korunum denklemleri Galerkin Sonlu Elemanlar Metodu ile ANSYS-FLOTRAN paket programı kullanılarak çözülmüştür. Hesaplamalar $4leq/D_hleq10$ ve $4000leq Releq 12000$ aralığında yapılmıştır. Havanın termofiziksel-özelliklerinin sıcaklıkla değişimi ve kaldırma kuvveti etkileri dikkate alınmıştır. Analizler sonunda artan Reynolds sayısı ve azalan $z/D_h$ değerleriyle birlikte ısı transferinde bir artış meydana geldiği görülmüştür. Tek jet yerine aynı özelliklere sahip çift jet kullanılması durumunda ortalama Nusselt sayısında yaklaşık %21 oranında artış meydana gelmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel verilerle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.
Numerical analysis of flow and heat transfer characteristics of impinging slot air jets
Single and multiple impinging air.jets are widely used in industry for heating, cooling, drying etc. purposes due to high heat and mass transfer rates in the impingement region. In this study, flow and heat transfer characteristics for the impingements of the single and double free jets on a surface with constant heat flux are investigated numerically. It is assumed that the flow is turbulent, two-dimensional, incompressible and steady. Standard k-$epsilon$ turbulence model is used in the analyses and conservation equations are solved by using Galerkin Finite Element code ANSYS-FLOTRAN. Computations are performed in the ranges of $4leq/D_hleq10$ and $4000leq Releq 12000$ . The variation of thermophysical properties of air with temperature and buoyancy effects are considered. In the result of analysis, it is observed that both increase in Reynolds number and decrease in $z/D_h$ ratio decrease the heat transfer rate. In the case of double jets instead of use of single one, Nusselt number increase approximately 21%. Finally, obtained results are compared and evaluated with experimental studies in literature.
___
- 1.Anonim, ANSYS-FLOTRAN User's Guide Revisions, UpdO DN-5261:51, Swanson Analysis Systems, Inc., 1994.
- 2.Aral M. M., Steady Jet Impingement on Straight and Curved Surfaces, ODTÜ Temel ve Uygulamalı Bilimler Dergisi., 13, No. 3. 349-368 , 1980.
- 3.Baydar E., Confined Impinging Air Jet at Low Reynolds Numbers, Experimental Thermal and Fluid Science, 19, 27-33,1999.
- 4.Beitelmal A. H., Saad M. A. and Patel C. D., The Effect of Inclination on The Heat Transfer Between a Flat Surface and an Impinging Two-Dimensional Air Jet, International Journal of Heat and Fluid Flow, 21, 156-163, 2000.
- 5.Can M., Etemoglu, A. B., Avcı, A. Experimental Study of Convective Heat Transfer Under Array of Impinging Air Jets From Slots and Circular Holes, Heat and Mass Transfer, 38, 251-259, 2002.
- 6.Chottopodhyay H., Numerical Investigations of Heat Transfer from Impinging Annual Jet, International Journal of Heat and Mass Transfer. 47 3197-3201. 2004.
- 7.Hofmann H., Martin H. and Kind M., Numerical Simulation of Heat Transfer Jet to a Flat Plate, Chem. Eng. Technol, 27, 1, 27-30, 2004.
- 8.İşman M. K., Elektronik Cihazların Soğutulmasının Bilgisayar Destekli. Analizi, Yüksek Lisans Tezi, U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü. 2004.
- 9.Jones W. P. and Launder B. E. The Prediction of laminarization with a Two-Equation model of Turbulence, International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 15, pp 301-314, 1972.
- 10.Martin H., Heat and Mass Transfer between Impinging Gas Jets and Solid Surfaces., Adv. Heat Transfer. 13, 1-60,1977.
- 11.Polat S., Huang B., Mujumdar A. S. and Douglas W. J. M., Numerical Flow and Heat Transfer under Impinging Jets: A Review in C.L. Tien and T.C Chawla (eds.)
- 12.Annual Review of Numerical Fluid Mechanics and Heat Transfer, 2, 157-197,1989.
- 13.Shi Y., Mujumdar A.S. and Ray M.B., Effect of Large Temperatute Difference on Impingement Heat Transfer under a Round Turbulent Jet, Int. Comm. Heat Mass Transfer, 31, 2, 251-260, 2004.
- 14.Viskanta R. Heat Transfer to Impinging Isothermal Gas and Flame Jets. Experimental Thermal and Fluid Science. 6,2, 111-134, 1993.
- ISSN: 1300-3615
- Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
- Başlangıç: 1977
- Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ
Sayıdaki Diğer Makaleler
İbrahim ATMACA, Abdulvahap YİĞİT, Ömer KAYNAKLI
PV panel güç karakteristiklerinin deneysel yöntemle belirlenmesi
Çevre şartlarının nem almalı buharlaşmalı soğutma sistemlerinin performansı üzerine etkisi
Çarpan dikdörtgen hava jetlerinde akış ve ısı transferi karakteristiklerinin sayısal analizi