Eşmerkezli boru tipli ısı değiştiricilerinde deneysel ve sayısal ısı transferi sonuçlarının karşılaştırılması

Bu çalışmada, eşmerkezli boru tipi bir ısı değiştiricisinde sürekli rejim şartlarında türbülans akışlı farklı hacimsel debilerindeki sıcak hava ile sabit debili soğuk suyun ısı transferi değerleri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel olarak yapılan çalışmada elde edilen Reynolds (Re) sayısının 2500 – 19200 aralığında oluşan ısı transferi, Nusselt (Nu) sayısı, sürtünme faktörü ve basınç kayıpları, üç boyutlu sonlu hacimler tabanlı FLUENT programında analiz edilerek deneysel ve sayısal sonuçlar karşılaştırılmıştır. Deneysel ve sayısal olarak elde edilen değerlerin birbirleriyle uyum içersinde olduğu görülmüştür. Buna ilaveten sayısal analizle elde edilen sıcaklık dağılımları, hız dağılımları ve basınç dağılımları verilmiştir.

Comparison of experimental and numerical heat transfer results in concentric pipe heat exchangers

In this study, heat transfer from turbulence flowed hot air with different volumetric flow rates to cold water with constant flow rate was investigated numerically and experimentally in concentric pipe heat exchanger under state steady conditions. The experimental results formed between 2500-19200 Reynolds numbers as heat transfer, Nusselt number, friction factor and pressure drops were compared with the obtained results using three-dimensional FLUENT code program based on finite volume. The experimental and numerical values were seen in a good agreement with each other. In addition, temperature distributions, velocity distributions and pressure distributions obtained by FLUENT code program were presented.

PDF

___

1. Durmuş, A., Kurtbaş, İ., Gülçimen, F., Durmuş, A., Akım Ortamına Yerleştirilen Kesik Konik Türbülatörlerin Sabit Yüzey Sıcaklığına Bağlı Bir Tüpde Isı Transferi ve Ekserji Kaybına Etkisi, DEÜ Müh. Fak. Fen ve Mühendislik Dergisi, C.4, S.3, 2002.
2. Argunhan, Z., Yıldız C., Dairesel Kesitli Bir Borunun Girişine Yerleştirilen Delikle Sabit Kanatçıklı Dönme Üreticinin Isı Geçişi ve Basınç Düşüşüne Etkileri, Pamukkale Ünv. Müh. Fak. Mühendislik Bilimleri Dergisi, C.12, S.2, s.217-223, 2006.
3. Eiamsa-ard, S., Promvonge, P., Enhancement of Heat Transfer in a Tube with Regularlay-spaced Helical tape Swirl Generators, Solar Energy, v.78, 2005.
4. Neshumayev, D., Ots A., Laid, J., Tiikma, T., Experimental Investigation of Various Turbolator Inserts in Gas-heated Channels, Experimental Thermal and Fluid Science, V.28, 2004.
5. Durmuş, A., Heat Transfer and Exergy Loss in Cut Out Conical Turbulators, Energy Conversion and Management, V.45, s. 785-796, 2004.
6. Şahin, H. M, Dal, A.R. ve Baysal, E., 3-D Numerical Study on the Correlation Between Variable Inclined Fin Angles and Thermal Behavior in Plate Fin-Tube Heat Exchanger, Applied Thermal Engineering, Vol. 27, pp. 1806-1816, 2007.
7. Promvonge, P., Eiamsa-ard, S., Heat Transfer Enhancement in a Tube with Combined Conical-nozzle Inserts and Swirl Generator, Energy Conversion and Management, 2006.
8. Yakut, K., Sahin, B., Canbazoğlu, S., Performance and Flow-induced Vibration Characteristics for Conical-ring Turbulators, Applied Energy, V. 79, S. 65-76, 2004.
9. Yakut, K., Sahin, B., The Effects of Vortex Characteristics on Performance of Coiled Wire Turbulators Used for Heat Transfer Augmentation, Applied Thermal Engineering, V.24, 2004.
10. Akansu, S.O., Heat Transfer and Pressure Drops for Porous-ring Turbulators in a Circular Pipe, Applied Energy, V.83, 2006.
11. Özceyhan, V., Conjugate Heat Transfer and Thermal Stress Analysis of Wire Coil Inserted Tubes that are Heated Eternally with Uniform Heat Flux, Energy Conversion and Management, V. 46, 2005.
12. Incropera, F. P. ve DeWitt D. P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley &Sons, Inc., New York, A.B.D., 1996.
13. Ahn, S.W., The Effect of Roughness Type on Friction Factors and Heat Transfer in Roughened Rectangular, International Communication of Heat and Mass Transfer, 28: 933-942, 2001.
14. Erek A., Özerdem B., Bilir L., İlken Z., Effect of Geometrical Parameters on Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Plane Fin and Tube Heat Exchangers, Applied Thermal Engineering, 25: 2421-2431, 2005.
15. Kim, C.N., Jeong, J., Youn, B., Evaluation of Thermal Contact Conductance Using a new Experimental-numerical Method in Fin-tube Heat Exchangers, International Journal of Refrigeration, 26: 900-908, 2003.
16. Kotcioğlu, İ., Bölükbaşı, A., Düşey Dikdörtgen Kesitli Bir Kanalda Farklı Kanatçıklı Yüzeylerde Isı Transferinin İncelenmesi, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 5 (2): 89-102, 2003.
17. Lee, K., Kim, W., Si, J., Optimal Shape and Arrangement of Staggered Pins in the Channel of a Plate Heat Exchanger, International Journal of Heat and Mass Transfer, 44: 3223-3231, 2001.
18. Romero-Mendez, R., Sen, M., Yang, K.T., McClain, R., Effect of Fin Spacing on Convection in a Plate Fin and Tube Heat Exchanger, International Journal of Heat and Mass Transfer, 43: 39–51, 2000.
19. Yılmaz, M. ve Şara, O.N., Isı Değiştirici Seçimi, Mühendis ve Makine, 41(490), 24-37, 2000.
20. DiNenno, P. J.; Drysdale, D.; Beyler, C. L.; Walton, W. D., The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd Edition, Natl Fire Protection Assn., 2002.