Otomobil radyatörleri ve kompakt ısı değiştiricilerinde harici akışın incelenmesi

Bu araştırmada otomobil radyatörleri ve hava soğutmalı ısı değiştiricilerinde tasarımında önem arz eden dikdörtgen kesitli dar kanalların giriş bölgesi akışları teorik olarak incelenmiştir. Hesaplamalar 1x3, 1,5x3, 2x3, 2,5x3, ve 3x3 mm kesitli kanallar için 2-25 m/s ortalama hız aralığında yapılmıştır. Akışı modellemede x, y ve z momentum denklemleri kullanılmış, kanal eksenine dik olan x ve y doğrultusundaki basınç gradyanları ile z doğrultusundaki ikinci mertebe türevler ihmal edilmiştir. Diskritize denklemlerin çözümünde basınç düzeltme metodu kullanılmış, basıncı düzeltmek için hacimsel debi denkliğinden faydalanılmıştır. Mevcut modelle dikdörtgen kesitli dar kanalların giriş bölgesindeki basınç kaybı incelendiğinde tam gelişmiş akış modeli ile hesaplanan basınç kaybından önemli ölçüde farklı olduğu görülmektedir. Bu sonuç konveksiyon ısı taşınım katsayısının da önemli ölçüde farklı olacağına işaret etmektedir.

Investigation of external flow through automobile radiators and compact heat exchangers abstract

In this research, the flow at the entrance region of narrow rectangular ducts, which has importance in designing of air-cooled radiators and heat exchangers, has been investigated. Calculations have been carried out for channels having cross-sections of 1x3, 1.5x3, 2x3, 2.5x3 and 3x3 mm and the average velocity range 2-25 m/s. The mathematical model of the flow field has consisted of, x, y and z momentum equations where second order derivatives in the flow direction and pressure gradients in x and y coordinates have been ignored. In the solutions of discritized equations, a pressure correction method has been used where the pressure has corrected by balancing the flow rate. The entrance region pressure losses calculated with the present mathematical model, is significantly higher than that of fully developed flow model. These result indicates that the heat transfer coefficient would be also significantly higher than the fully developed flow model.

___

1. Gerald, C. F., "Applied Numerical Analysis", Sec. Ed., Adisson-Wesley Publishing Company, 1980.
2. Harms, T. M., Jog, M. A., Manglik, R. M., "Effects of Temperature -Dependent Viscosity Variations and Boundary Conditions on Fully Developed Laminar Forced Convection in a Semicircular Duct", Journal of Heat Transfer, Vol. 120, pp 600-605, 1998.
3.Kays, W. M. and London, A. L., Compact Heat Exchangers, Mc Graw-Hill Book Company, New York, 1984.
4.Nguyen, T. V., Maclaine-cross, I. L., "Simultaneously Developing, Laminar Flow, Forced Convection in the Entrance Region of Parallel Plates", Journal of Heat Transfer, Vol. 113, pp. 837-842, 1991.
5.Morini, G. L., Spiga, M., Tartarini, P., "Laminar Viscous Dissipation in Rectangular Ducts", International Journal of Heat and Mass Transfer", Vol. 41, pp.2799-2807, 1998.
6. Shah, R. K., London, A. L., "Laminar Flow: Forced Convection in Ducts", Academic Press, New York, 1978.
7. Spiga, M., Morini, G. L., "The Developing Nusselt Numbers for Slug Flow in Rectangular Ducts", International Communications in Heat and Mass Transfer", Vol. 25, No.4, pp.551-560, 1998.
8. Stone, K., Vanka, S. P., "Numerical Sutudy of Developing Flow and Heat Transfer in a Wavy Passage", Journal of Fluid Engineering, Vol. 121, pp. 713-719, 1999.