Kurtuluş BORANA, Filiz DAŞTANB, H Mehmet ŞAHİNA, Mustafa AKTAŞA

Isı Eşanjörlerinde Isı Transferi İyileştirme Yöntemlerinin Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi

Isı eşanjörlerinde ısı transferinin artırılması, enerji tasarrufu ve enerjinin verimli ve etkin kullanımı anlamına gelmektedir. Giderek artan enerji ihtiyacı ve enerji kaynaklarındaki azalma dikkate alındığında, ısı aktarımının kullanıldığı ısı eşanjörlerinde ısı transferinin artırılmasının önemi daha iyi anlaşılmaktadır. Bu çalışmada iç içe borulu tip bir ısı değiştirici tasarlanarak deneysel bir sistem kurulmuştur. Eşmerkezli iç içe borulu ısı eşanjörlerinin iç borusunda sıcak hava akışı, dış taraftaki boruda ise zıt yönlü su akışı olmaktadır. Isı eşanjörleri bakır borulardan imal edilmiştir. Dıştaki borunun dış yüzeyi ise ısı kayıplarını minimuma indirmek için yalıtım yapılmıştır. Isıtıcı ile sabit sıcaklıkta elde edilen sıcak hava fan vasıtasıyla ısı değiştiricinin iç borusuna gönderilmiştir. Boru içerisinde bulunan türbülatörlerle akıştaki türbülans arttırılarak ısı transferinde bir iyileşme deneylerden elde edilen sonuçlarla elde edilen grafiklerle görülmüştür. Deneylerden elde edilen sonuçlarla literatürde verilen değerler arasında uyum olduğu görülmüştür.

Numerical and Experimental Investigation of Heat Transfer Improvment Methods in Heat Exchangers

The increasing of heat transfer in the heat exchangers means that energy saving, efficient and effective use of energy. Paying attention to ever increasing energy demand and decrease in energy sources, it is better to understand to increase the heat transfer in the heat exchangers where the energy is used commonly. In this study, a concentric tube heat exchanger has been designed and an experimental system has been set up. Hot air flows in the internal pipe of the concentric tube heat exchanger and water flows in the external pipe of the concentric tube heat exchanger in the counter-current flow. Heat exchangers made of copper pipes. External surface of the external pipe has been insolated in order to minimize the heat loss. The hot air obtained from heater at constant temperature has been moved to internal pipe of heat exchanger by means of fan. By increasing the flow turbulence with turbulators improvement in the heat transfer has been observed by graphics obtained by experiments. It has been seen that there is agreement between the results obtained by experiments and the results reported in the literature.

PDF

___

1)Karakaya H. ve DurmusA. “Heat transfer and exergy loss in conical spring turbulators”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 60:756–762, (2013).
2)Kongkaitpaiboon V., Nanan K. andEiamsa-ard S., “Experimental investigation of convective heat transfer and pressure loss in a round tube fitted with circular-ring turbulators”, International Communications in Heat and Mass Transfer, 37:568–574, (2010).
3)Anvari A.R., Lotfi R., Rashidi A.M. andSattari S., ”Experimental research on heat transfer of water in tubes with conical ring inserts in transient regime”, International Communications in Heat and Mass Transfer, 38:668–671, (2011).
4)Eiamsa-ard S., Seemawute P. andWongcharee K., “Influences of peripherally-cut twisted tape insert on heat transfer and thermal performance characteristics in laminar and turbulent tube flows”, Experimental Thermal and Fluid Science, 34:711–719, (2010).
5)Eiamsa-ard S. andPromvonge P., “Thermal characterization of turbulent tube flows over diamond-shaped elements in tandem”, International Journal of Thermal Sciences, 49:1051-1062, (2010).
6)Guardo A., Coussirat, M., Larrayoz, M.A., Recasensa, F. andEgusquiza, E., ‘’Influence of theturbulence model in CFD modeling of wall-to-fluid heat transfer in packed beds’’, Chemical Engineering Science, 60 (1):1733 –1742, (2005).
7)Dağtekin İ. ve ÖztopH.F., ‘’İç içe Yerleştirilmiş Borularda Laminer Akışta Isı Transferinin İncelenmesi’’, Turk J. Engin. Environ. Sci, 24:193-202, (2000).
8)Karwaa R., Maheshwarib, B.K. andKarwa, N., ‘’Experimental Study of Heat Transfer Enhancement in an Asymmetrically Heated Rectangular Duct with Perforated Baffles’’, International Communications in Heat and Mass Transfer, 32:275–284, (2000).
9)Kurtbaşİ., Gülçimen. F. ve Durmuş, A., ''Değişik tip kanatcıklar kullanarak sabit ısı akısına sahip bir ısı değiştiricisinin etkenliğini artırma'', Isı Bilimi ve Tekniği, 24 (2):117-125, (2004).
10)Baysal .,E, “Eş merkezli borulu ısı değiştiricilerinde helisel türbülatörlerin etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi”, Doktora Tezi, Gazi ÜniversitesiFen Bilimleri Enstitüsü, (2009).