Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi

Bu çalışmada eriyik tuz kullanılan bir gövde borulu ısı değiştiricisinin ısı transfer performansı bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) programıyla analiz edilmiştir. Bu çalışma literatürde yapılan bir deneyi doğrulamak için gerçekleştirilmiştir. Ticari bir HAD programı olan ANSYS Fluent 14.5 sürümü bu çalışmada kullanılmıştır. Eriyik tuz ısı değiştiricisine farklı sıcaklık aralıklarında (360 ˚C – 400 ˚C) ve farklı debilerde (0,48 – 1,87 m3/h) girmektedir. Elde edilen sayısal sonuçlar ile literatürden seçilen çalışmadaki deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır ve iyi bir uyum sağlandığı görülmüştür. Bu çalışmada geliştirilen sayısal HAD modeli ileriki çalışmalarda kullanılabilecektir. 

Analysis with Computational Fluid Dynamics Software of a Shell-and-Tube Heat Exchanger Using Molten Salt as Heat Transfer Fluid

In this present study, heat transfer performance of a shell and tube heat exchanger used molten salt is analyzed by a computational fluid dynamic (CFD) programing. The model is prepared regard as a literature study that includes experimental results for validation. ANSYS 14.5 numerical package software is used in the solution of cases. The special heat transfer fluid, molten salt is used as fluid material that has been used between 360 ˚C – 400 ˚C and 0,48 – 1,87 m3/h. The numerical results are compared with experimental results in literature and a good conformity has been achieved with considering limited numerical errors. In this study may be used in future studies developed numerical CFD models.

___

  • [1] Wei X., Peng Q., Ding J., Yang X., Yang J.P., Long B., “Theoretical study on thermal stability of molten salt for solar thermal power”, Appl. Therm. Eng., 54: 140–144, (2013).
  • [2] Pacio J., Singer C., Wetzel T., Uhlig R., “Thermodynamic evaluation of liquid metals as heat transfer fluids in concentrated solar power plants”, Appl. Therm. Eng., 60: 295-302, (2013).
  • [3] Rovira A., Montes M.J., Varela F., Gil M., “Comparison of heat transfer fluid and direct steam generation technologies for integrated solar combined cycles”, Appl. Therm. Eng., 52: 264-274 (2013).
  • [4] Mussard M., Nydal,O.J., “Comparison of oil and aluminum-based heat storage charged with a small-scale solar parabolic trough”, Appl. Therm. Eng., 58: 146-154, (2013).
  • [5] Kearney D., Kelly B., Herrmann U., “Engineering aspects of a molten salt heat transfer fluid in a trough solar field”, Energy, 29: 861–864, (2004).
  • [6] Sohal M.S., Sabharwall P., Calderoni P., “Conceptual Design of Forced Convection Molten Salt Heat Transfer Testing Loop”, INL/EXT-10-19908, 6–10, (2010).
  • [7] Olivares R.I., “The thermal stability of molten nitrite/nitrates salt for solar thermal energy storage in different atmospheres”, Sol. Energy, 86: 2576–2583, (2012).
  • [8] Wang Y.J., . Liu Q.B, Lei L.J., Jin H.G., “A three-dimensional simulation of a parabolic trough solar collector system using molten salt as heat transfer fluid”, Appl. Therm. Eng., 70: 462–476 (2014).
  • [9] Cordaro JG, Rubin NC, Bradshaw RW., “Multicomponent molten salt mixtures based on nitrate/nitrite anions”, J Sol Energy Eng-Trans ASME, 133: 011014, (2011).
  • [10] Barlev D, Vidu R, Stroeve P., “Innovation in concentrated solar power”, Sol Energy Mater Sol Cells, 95: 2703–25, (2011).
  • [11] Ruegamer T., Kamp H., Kuckelkorn T., Schiel W., Weinrebe G., Nava P., Riffelmann K.J., “Molten Salt for Parabolic Trough Applications: System Simulation and Scale Effects”, Energy Procedia, 00: 000–000, (2013).
  • [12] Zhang HL, Baeyens J, Degreve J, Caceres G., “Concentrated solar power plants: review and design methodology”, Renew Sustain Energy Rev., 22: 466–81 (2013).
  • [13] Pacheco J.E., Showalter S.K., Kolb W.J., “Development of a Molten-Salt Thermocline Thermal Storage System for Parabolic Trough Plants”, J. Sol. Energy Eng., 124(2): 153-159, (2002).
  • [14] Zalba B., Marin J.M., Cabeza L. F., Mehling H., “Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications”, Applied Thermal Eng., 23: 251–283,(2003).
  • [15] Sieder E.N., Tate G.E., “Heat transfer and pressure drop of liquids in tubes”, Ind. Eng. Chem., 28: 1429-1435, (1936).
  • [16] Gnielinski V., “New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow”, Int. Chem. Eng., 16: 359-367, (1976).
  • [17] Petukhov B.S., “Heat transfer and friction in turbulent pipe flow with variable physical properties”, Advances in Heat Transfer, 6: 503-565, (1970).
  • [18] Y. Zhen, S.V. Garimella, “Thermal analysis of solar thermal energy storage in a molten-salt thermocline”, Sol. Energy, 88: 974-985, (2011).
  • [19] Xu C., Wang Z.F., He Y.L., Li X., Bai F.W., “Sensitivity analysis of the numerical study on the thermal performance of a packed-bed molten salt thermocline thermal storage system”, Appl. Energy, 92: 65-75, (2011).
  • [20] Hoffman H.W., Lones J., “Fused Salt Heat Transfer, Part II: Forced Convection Heat Transfer in Circular Tubes Containing NaF–KF–LiF Eutectic”, ORNL-1777, (1955).
  • [21] Hoffman H.W., Cohen S.I., “Fused Salt Heat Transfer, Part III: Forced Convection Heat Transfer in Circular Tubes Containing the Salt Mixture NaNO2–KNO3–NaNO3”, ORNL-2433, (1960).
  • [22] Kakaç S., Liu H., “Heat Exchangers Selection, Rating and Thermal Design”, Second edition, CRC Press, USA, (2002).
  • [23] He, S., Lu, J., Ding, J., Yu, T., Yuan, Y. “Convective heat transfer of molten salt outside the tube bundle of heat exchanger”, Experimental Thermal and Fluid Science, 59: 9-14, (2014).
  • [24] White, F.M.. “Akışkanlar Mekaniği”, (çev. K. Kırkköprü, E. Ayder) Literatür Yayınevi (Eserin orjinali 1979’da yayımlandı), Birinci Baskı, Türkiye, (2004).
  • [25] Bergman T.L., Incropera F. P., DeWitt D.P., Lavine A.S. “Fundamentals of Heat and Mass Transfer”, Seventh edition, Wiley, USA, (2011).
Politeknik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-0900
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: GAZİ ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Çapraz Akışlı Hava-Gaz Isı Değiştiricisinin Sonlu Farklar Metodu Kullanılarak Modellenmesi

HALİL ATALAY, M. Turhan ÇOBAN

Pore Characterization of Volcanic Tuffs Used as Building Stone in Afyonkarahisar (Turkey)

MUSTAFA YAVUZ ÇELİK, Ayşe ERGÜL

3D Printing for Tissue Engineering Applications

Aşkıcan HACIOĞLU, HAKAN YILMAZER, CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ

EKG İşaretindeki Gürültülerin Temizlenmesi için IIR Tabanlı Sayısal Filtre Tasarımı

Önder YAKUT, SERDAR SOLAK, Emine DOĞRU BOLAT

Alüminyum Alaşımının Derin Çekilmesine Sıcaklığın Etkisinin Deneysel ve Sayısal Olarak Araştırılması

CEBELİ ÖZEK, VEDAT TAŞDEMİR

Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Hizmet Binası Konferans Salonuna Yönelik Akustik Performans Çalışması

FÜSUN DEMİREL, Sebahat GÜL İLİSULU, ZUHAL ÖZÇETİN

Synthesis and Application of a Low Emulsifier Content Composite Polyacrylic Latex for Leather Finishing

ONUR YILMAZ, Catalina Natalia CHEABURU YILMAZ

Kam Makarasının Dış Çap Yüzey Taşlama İşleminde Etkili Olan Faktörlerin Deney Tasarımı Kullanılarak En İyilenmesi

Ezgi GÜNAY, MUSTAFA YURDAKUL, Yusuf Tansel İÇ, Hacı Veli MIZRAK, SERKAN GÜNEŞ

Farklı Oranlarda Geri Dönüşüm Agregası Kullanılarak Üretilen Betonun Bazı Mühendislik Özelliklerinin Araştırılması

Hassan POURGHADRI SEFIDEHKHAN, OSMAN ŞİMŞEK

R260 Çeliklerinin İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü, Güç Tüketimi ve Makine Gürültüsü Üzerine Etkileri

ŞENER KARABULUT, ABİDİN ŞAHİNOĞLU