DÜŞEY DUVARLARI KISMİ ISITILAN VE SOĞUTULAN DUVARLAR İÇERİSİNDEKİ SUYUN 4°C CİVARINDAKİ DOĞAL TAŞINIMI

Bu çalışmada, iki boyutlu kavite içerisindeki zamana bağlı ısı transferi prosesi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal model kontrol hacimleri yaklaşımı kullanılarak C++ programlama dilinde oluşturulmuştur. Sayısal kodun doğruluğunu belirlemek için, literatürden alınan sayısal analiz sonuçları ve deneysel hız ölçümleri ile karşılaştırmalar yapılmıştır. Bundan sonra, çeşitli kavite görünüm oranları ve farklı ısıl sınır koşulları için zamana bağlı yerel ve ortalama Nusselt sayısı değişimleri ortaya koyulmuştur. Farklı sınır koşulları ile sıcaklık ve hız dağılımları arasındaki etkileşim incelenmiştir. Soğu depolama uygulamalarında su sıcaklığı yoğunluk dönüşüm sıcaklığının altına düşmekte ve suyun doğal taşınımı kompleks hale gelmektedir. Bununla beraber, literatürde soğu depolama ünitelerinin simülasyonu için geliştirilen modellerin büyük çoğunluğunda birleşik yönetici denklemlerin karmaşıklığını basitleştirmek adına ısı transferi mekanizması iletime indirgenmekte ve böylece çözüm süresinde önemli avantajlar elde edilebilmektir. Karmaşık taşınım akımlarının ihmal edilmesi hatalı tahminlere sebep olabilmektedir. Bu bağlamda, bu çalışmada elde edilecek sonuçlar, depolama ortamı olarak su kullanılan soğu depolama uygulamalarında çalışan araştırmacılara ve tasarım mühendislerine yol gösterici olacaktır.

NATURAL CONVECTION OF WATER NEAR 4°C INSIDE PARTIALLY HEATED AND COOLED VERTICAL WALLS

In this study, transient heat transfer process inside a two-dimensional cavity has been numerically investigated. Thenumerical model has been created with control volume approach by using C++ programming language. In order to determine theaccuracy of the numerical code, comparisons are made with the results of the numerical analysis and experimental velocitymeasurements from the literature. After that, the time-dependent variations of local and averageNusselt numbers have been revealedfor various aspect ratios and different thermal boundary conditions of the cavity. The interaction of temperature and velocitydistributions by different boundary conditions has been examined. In cold storage applications, water temperature decreases belowthe density inversion temperature and the natural convection of water becomes more complicated. Nevertheless, the majority of themodels that are developed to simulate the cold storage units in the literature reduce the heat transfer mechanism into conductionmode to simplify the complexity of the coupled governing equations, so that take advantage of decreasing the computational time.Neglecting the complex convection currents may lead erroneous predictions. In this regard, the results of the current work will guidethe researchers and the design engineers working on the cold storage applications with water as a storage medium.Keywords: Transient natural convection, Density inversion, Partial heating/cooling, Aspect ratio.

___

  • Wei T. and Koster J. N., 1994, Density Inversion Effect on Transient Natural Convection in a Rectangular Enclosure, International Journal of Heat and Mass Transfer, 37, 927−938.
  • Seki N., Fukusako S. and Inaba H. 1978, Free Convective Heat Transfer with Density Inversion in a Confined Rectangular Vessel, Wärme-und Stoffübertragung, 11, 145−156.
  • Türkoglu H. and Yücel N., 1995, Effect of Heater and Cooler Locations on Natural Convection in Square Cavities, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 27, 351−358.
  • Tekkalmaz M., 2015, Numerical Analysis of Combined Natural Convection and Radiation in a Square Enclosure Partially Heated Vertical Wall, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi/Journal of Thermal Science & Technology, 35, 99−106.
  • Rashidi I., Mahian O., Lorenzini G., Biserni C. and Wongwises S., 2014, Natural Convection of Al2O3/Water Nanofluid in a Square Cavity: Effects of Heterogeneous Heating, International Journal of Heat and Mass Transfer, 74, 391−402.
  • Rahimi M., Ranjbar A. A., Hosseini M. J. and Abdollahzadeh M., 2012, Natural Convection of Nanoparticle–water Mixture Near Its Density Inversion in a Rectangular Enclosure, International Communications in Heat and Mass Transfer, 39, 131−137.
  • Patankar S., 1980, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. CRC Press.
  • Öztuna S. and Kahveci K., 2013, Natural Convection Heat Transfer of Nanofluids in a Partially Divided Enclosure, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi/Journal of Thermal Science & Technology, 33, 139−154.
  • Öğüt E. B., 2010, Eğik Kare Kapalı Bir Bölge İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Doğal Taşınımla Isı Transferi, Isi Bilimi ve Tekniği Dergisi/Journal of Thermal Science & Technology, 30, 23−33.
  • Nithyadevi N., Kandaswamy P. and Lee J., 2007b, Natural Convection in a Rectangular Cavity with Partially Active Side Walls, International Journal of Heat and Mass Transfer, 50(23), 4688−4697.
  • Nithyadevi N., Sivasankaran S. and Kandaswamy P., 2007a, Buoyancy−Driven Convection of Water Near Its Density Maximum with Time Periodic Partially Active Vertical Walls, Meccanica, 42, 503−510.
  • Nardini G. and Paroncini M., 2012, Heat Transfer Experiment on Natural Convection in a Square Cavity with Discrete Sources, Heat and Mass Transfer, 48, 1855−1865.
  • Moraga N. O. and Vega S. A., 2004, Unsteady ThreeDimensional Natural Convection of Water Cooled Inside a Cubic Enclosure, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 45, 825−839.
  • McDonough M. W. and Faghri A., 1994, Experimental and Numerical Analyses of the Natural Convection of Water Through its Density Maximum in a Rectangular Enclosure. International Journal of Heat and Mass Transfer, 37, 783−801.
  • Mahapatra P. S., Manna N. K. and Ghosh K., 2015, Effect of Active Wall Location in a Partially Heated Enclosure, International Communications in Heat and Mass Transfer, 61, 69−77.
  • Lin D. S. and Nansteel M. W., 1987, Natural Convection Heat Transfer in a Square Enclosure Containing Water Near its Density Maximum, International Journal of Heat and Mass Transfer, 30, 2319−2329.
  • Li G., Hwang Y. and Radermacher R., 2012, Review of Cold Storage Materials for Air Conditioning Application,International Journal of Refrigeration, 35(8), 2053−2077.
  • Lee S. L., 1990, A Strongly Implicit Solver for Twodimensional Elliptic Differential Equations, Numerical Heat Transfer, Part B Fundamentals, 16, 161−178.
  • Kandaswamy P., Sivasankaran S. and Nithyadevi N., 2007, Buoyancy−Driven Convection of Water Near Its Density Maximum with Partially Active Vertical Walls, International Journal of Heat and Mass Transfer, 50, 942−948.
  • Jmai R., Ben-Beya B. and Lili T., 2013, Heat Transfer and Fluid Flow of Nanofluid-Filled Enclosure with Two Partially Heated Side Walls and Different Nanoparticles, Superlattices and Microstructures, 53, 130−154.
  • Ismail K. A., Henriquez J. R., and Da Silva T. M., 2003, A Parametric Study on Ice Formation Inside a Spherical Capsule, International Journal of Thermal Sciences, 42, 881−887.
  • Inaba H. and Fukuda, T., 1984, Natural Convection in an Inclined Square Cavity in Regions of Density Inversion of Water, Journal of Fluid Mechanics, 142, 363−381.
  • Hossain M. A. and Rees D. S., 2005, Natural Convection Flow of Water Near its Density Maximum in a Rectangular Enclosure Having Isothermal Walls with Heat Generation, Heat And Mass Transfer, 41, 367−374.
  • Heier J., Bales C. and Martin V. 2015, Combining Thermal Energy Storage with Buildings–a Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 1305−1325.
  • Ezan M. A., Uzun M. and Erek A., 2014, A Study on Evaluation of Effective Thermal Conductivity for Spherical Capsules, The 10th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Florida, 427−433.
  • Braga S. L. and Viskanta R., 1992, Transient Natural Convection of Water Near its Density Extremum in a Rectangular Cavity, International Journal of Heat and Mass Transfer, 35, 861−875.
  • Bergman T. L., Incropera F. P. and Lavine A. S., 2011, Fundamentals of Heat and Mass Transfer (Seventh Ed.), John Wiley & Sons.
  • Banaszek J., Jaluria Y., Kowalewski T. A. and Rebow M., 1999, Semi-Implicit FEM Analysis of Natural Convection in Freezing Water, Numerical Heat Transfer: Part A: Applications, 36, 449−472.
Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-3615
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 1977
  • Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

ÇEVRE ŞARTLARININ GAZ TURBİNLİ KOJENERASYON ÇEVRİMLERİNİN PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİLERİ

İlhan Tekin ÖZTÜRK, Rabi KARAALİ

BİR RADYANT DUVAR PANEL SİSTEMİNİN TERMAL KOMFOR PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ: FARKLI ISITMA DUVAR KONFİGÜRASYONLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Zafer GEMİCİ

OLUK TASARIMINDA ÜRETİMSEL KISITLARIN ETKİSİ VE BUNUN ISI BORULARININ ISI TAŞIMA KAPASİTESİNİ BELİRLEMEDE KULLANILAN BİR ALGORTİMAYA UYGULANIŞI

İlhami HORUZ, Ahmet Bilge UYGUR, Cem ÖMÜR

DÜŞEY DUVARLARI KISMİ ISITILAN VE SOĞUTULAN DUVARLAR İÇERİSİNDEKİ SUYUN 4°C CİVARINDAKİ DOĞAL TAŞINIMI

Mehmet Akif EZAN, Mustafa KALFA

ÇAMUR HALİNDEKİ SERAMİK HAMMADDELERİNİN KURUTMA KİNETİĞİNİN İNCELENMESİ

Özden AĞRA, Alişan GÖNÜL

KANAT PROFİLLERİNİN DİKEY EKSENLİ BİR RÜZGÂR TÜRBİNİ PERFORMANSINA ETKİSİNİN SAYISAL İNCELENMESİ

Toygun DAGDEVİR, Nafiz KAHRAMAN, Orhan AKANSU

EKSENEL GAZ TÜRBİNLERİNDE KANAT UCU AKIŞININ SAYISAL İNCELENMESİ: KANAT UCU BOŞLUĞUNUN VE BAĞIL HAREKETİN ETKİSİ Hidir MARAL

Levent Ali KAVURMACIOGLU, Cem Berk SENEL

GAZ TÜRBİNLİ KOJENERASYON TESİSLERİNİN PERFORMANS ANALİZLERİ

İlhan Tekin ÖZTÜRK, Rabi KARAALİ

DİZEL YAKITINA ETANOL VE DİETİL ETER KATILMASININ MOTOR PERFORMANSI VE EMİSYONLARA ETKİLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

İsmet SEZER

KÜRESEL VE ÇOK DELİKLİ BARUTLAR İÇİN İÇ BALİSTİK VE GEÇİŞ BALİSTİĞİ PROBLEMLERİNİN ÇÖZÜMÜ VE DENEYSEL SONUÇLAR İLE KARŞILAŞTIRILMASI

Mehmet AKÇAY