Evaporatörlerdeki Mikrokanat Boruların Isı Transferine Etkisinin İncelenmesi

Günümüzde doğal soğutucu akışkanlar arasında bulunan CO2, mükemmel termofiziksel özelikleri nedeniyle alternatif soğutucu akışkan olarak önem kazanmıştır. Bu çalışmada, evaporatörlerde buharlaşma işlemi sırasında soğutucu akışkan olarak CO2 kullanıldığı durumda, düz boru ve mikrokanatlı boru iç tarafındaki ısı taşınım katsayısı teorik olarak hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Yapılan teorik çalışmada -8 ºC buharlaşma sıcaklığında, 9,52 mm dış çapındaki mikrokanatlı boru ısı taşınım katsayısının düz boruya göre %34 daha yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çalışmanın devamında evaporatörde buharlaşma işlemi sırasında dış çapı 5 mm, 7,96 mm ve 9,52 mm olmak üzere farklı çaptaki mikrokanatlı borularda ısı taşınım katsayısının değişimi incelenmiştir. Sonuç olarak mikrokanatlı boruda, dış çap küçüldükçe iç taraf ısı taşınım katsayısının arttığı görülmektedir. Ortalama iç taraf ısı taşınım katsayısının, dış çapı 5 mm olan mikrokanatlı boruda 7,96 mm olan boruya göre %6, 7,96 mm dış çapındaki boruda 9,52 mm dış çapındaki boruya göre %19 daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Çalışmada düz ve mikrokanatlı boruda kuruluk derecesi arttıkça, iç taraf ısı taşınım katsayısının azaldığı grafik olarak gösterilmiştir.

Investigation of Microfin Tubes Effect on Heat Transfer in Evaporators

Nowadays CO2 among natural refrigerants has gained importance as an alternative refrigerant due to its excellent thermophysical properties. in this study, the heat transfer coefficient of CO2 in smooth tube and microfin tube on the inner side were compared by theoretically calculated during evaporation process in the evaporators. in the theoretical study, it has been concluded that heat transfer coefficients of outer diameter 9,52 mm microfin tube evaporation temperature at -8 °C was 34% higher than that smooth tube. Continuation of the study, the variation of the heat transfer coefficient in the microfin tube of different diameters 5 mm, 7,96 mm and 9,52 mm were investigated during evaporation process in the evaporator. As a result, it has been seen that outer diameter of microfin tube decreases, inner side heat transfer coefficient increases. the average inner side heat transfer coefficient in the microfin tube of outer diameter of 5 mm 6% higher than the microfin tube of outer diameter of 7,96 mm and outer diameter of 7,96 mm tube 19% higher than the outer diameter of 9,52 mm tube. in the study, when the vapor quality increases, the inside heat transfer coefficient decreases in smooth tube and microfin tube have graphically shown in.

PDF

___

[1] Bulgurcu, H., Kon, O., İlten, N., “Soğutucu Akışkanların Çevresel Etkileri ile ilgili Yeni Yasal Düzenlemeler Ve Hedefler”, VIII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 2007.
[2] Kasap, F., Acül, H., Canbaz, H., Erbi̇, S., “R744 (CO2 ) Soğutucu Akışkanlı Soğutma Sistemleri, Kanatlı Borulu R744 (CO2 ) Evaporatör ve Gaz Soğutucu Tasarım Esasları”, X. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, 2011.
[3] Kaji, R., Yoshioka, S. ve Fujino, H., “The Effect of Inner Grooved Tubes on the Heat Transfer Performace of Air-Cooled Heat Exchangers of CO2 Heat Pump System”, International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 1268, 2012.
[4] Inoue, N., Jige, D. and Sagawa, K., “Evaporation Heat Transfer and Pressure Drop of R32 inside Small-Diameter 4 mm Tubes”, International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 1730, 2016.
[5] Mancin, S., Diani, A., Roseetto, L., “R134a Flow Boiling Heat Transfer and Pressure Dropinside a 3,4 mm ID Microfin Tube”, 68th Conference of the Italian Thermal Machines Engineering Association, 2016.
[6] Chamra, L. M., Webb, R. L., Randlett, M. R., “Advanced Micro-Fin Tubes for Evaporation”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 39(9), 1827-1838, 1996.
[7] Onbaşıoğlu, H., Türkkan, B., ve Çağlayan, A., “Karbondioksit Akışkanlı Kanatlı Borulu Buharlaştırıcılarda Boru Özelliklerinin Isı Kapasiteye Etkisinin İncelenmesi”, 13. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, 2017.
[8] Diani, A., Rossetto, L., “Experimental Analysis Of Refrigerants Flow Boiling Inside Small Sized Microfin Tubes”, Heat Mass Transfer, 2017.
[9] Cho, J. M., Kim, M. S., “Experimental Studies on the Evaporative Heat Transfer and Pressure Drop of CO2 in Smooth and Micro-Fin Tubes of the Diameters of 5 and 9,52 mm”, International Journal of Refrigeration, 30, 986-994, 2007.
[10] Rollmann, P., Spindler, K. ve Müller-Steinhagen, H., “Heat Transfer, Pressure Drop and Flow Patterns During Flow Boiling of R407C in a Horizontal Microfin Tube”, Heat and Mass Transfer, 8, 47, 951–961, 2011.
[11] Spindler, K., Müller-Steinhagen, H., “Flow Boiling Heat Transfer of R134a and R404a in a Microfin Tube at Low Mass Fluxes and Low Heat Fluxes”, Heat and Mass Transfer, 45(7), 967–977, 2009.
[12] Zhao, X., Bansal, P., “Flow Boiling Heat Transfer Analysis of New Experimental Data of CO2 in a Microfin Tube at -30 °C”, International Journal of Thermal Sciences, 59, 38-44, 2012.
[13] Gungor, K. E. and Winterton, R. H. S., “A General Correlation for Flow Boiling in Tubes and Annuli”, Int. Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 29, Sayı 3, S. 351-358, 1986.
[14] Zhang, X., Yuan, X., “Heat Transfer Correlations for Evaporation of Refrigerant Mixtures Flowing Inside Horizantal Microfin Tubes, Energy Conversion and Management”, Sayı 49, S. 3198-3204, 2008.