Alper Mete GENÇ, ZİYA HAKTAN KARADENİZ, ORHAN EKREN, Macit TOKSOY

Küresel Dolgulu Yatakların Isıl Tasarımı İçin Bir Yöntem

Dolgulu yataklar basit yapıları ve yüksek verime sahip olmaları nedeniyle endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tip sistemlerin ısıl performansını arttırabilmek için yatak içerisindeki akışkan ile parçacıklar arasındaki etkileşimi iyileştirmek gerekmektedir. Sunulan bu çalışmada, küresel dolgulu yatak içerisindeki ısı aktarımını incelemek amacıyla bir boyutlu sayısal bir model geliştirilmiştir. Sürekli akışlı bir sistem için önerilen bu model ile akışkanın ve sistem içerisindeki kürelerin sıcaklık değişimi zamana bağlı olarak belirlenebilmektedir. Modelin doğrulanması için literatürden alınan sonuçlar kullanılmıştır. Sonuç olarak geliştirilen model, dolgulu yataklarda ısı transfer analizinin hızlı bir şekilde ve yatak tasarımlarının daha doğru bir şekilde yapılabilmesini sağlamaktadır.

A Method for Heat Transfer Calculation of Spherical Packed Beds

Packed beds are widely used in industrial areas due to their simple structure and high efficiency. To improve the thermal performance of such systems, it is necessary to improve the interaction between the fluid and the particles in the bed. In this study, a one dimensional digital model has been developed in order to examine the heat transfer inside the global packed bed. With this model proposed for a continuous flow system, the temperature change of the fluid and the spheres in the system can be determined by time. Results from the literature were used to confirm the model. As a result, the developed model will ensure that heat transfer analysis in packed beds can be done quickly and bed designs can be made more accurately.

___

KAYNAKLAR Martin, H., Low Peclet Number Particle-To-Fluid Heat and Mass Transfer In Packed Beds, Chemical Engineering Science, 33(7), 913-919, DOI: 10.1016/0009-2509(78)85181-1, 1978. Nemec, D., Levec, J., Flow Through Packed Bed Reactors: 1. Single-Phase Flow, Chemical Engineering Science, 60(24), 6947-6957, DOI: 10.1016/j.ces.2005.05.068, 2005. Yu, J., Zhang, M., Fan, W., Zhou, Y., Zhao, G., Study on Performance of the Ball Packed-Bed Regenerator: Experiments and Simulation, Appl. Therm. Eng., 22, 641-651, DOI: 10.1016/S1359-4311(01)00116-8, 2002. Toghraie, D., Afrand, M., Zadeh, A. D., Akbari, H. A., Numerical Investigation on the Flow and Heat Transfer of a Multi-Lobe Particle and Equivalent Spherical Particles In a Packed Bed With Considering the Wall Effects, International Journal of Mechanical Sciences, 138, 350-367, DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2018.02.019, 2018. Guardo, A., Coussirat, M., Larrayoz, M. A., Recasens, F., Egusquiza, E., Influence of the Turbulence Model in CFD Modeling of Wall-To-Fluid Heat Transfer in Packed Beds, Chemical Engineering Science, 60(6), 1733-1742, DOI: 10.1016/j.ces.2004.10.034, 2005. Augier, F., Idoux, F., Delenne, J. Y., Numerical Simulations of Transfer and Transport Properties Inside Packed Beds of Spherical Particles, Chemical Engineering Science, 65(3), 1055-1064, DOI: 10.1016/j.ces.2009.09.059, 2010. Hou, B., Ye, R., Huang, Y., Wang, X., Zhang, T., A CFD Model for Predicting the Heat Transfer in the Industrial Scale Packed Bed, Chinese Journal of Chemical Engineering, 26(2), 228-237, DOI: 10.1016/j.cjche.2017.07.008, 2018. Wang, S., Xu, C., Liu, W., & Liu, Z., Numerical Study on Heat Transfer Performance in Packed Bed, Energies, 12(3), 414,. DOI: 10.3390/en12030414, 2019. Elouali, A., Kousksou, T., El Rhafiki, T., Hamdaoui, S., Mahdaoui, M., Allouhi, A., & Zeraouli, Y., Physical Models for packed Bed: Sensible Heat Storage Systems, Journal of Energy Storage, 23, 69-78. DOI: 10.1016/j.est.2019.03.004, 2019. Bergman, T. L., Incropera, F. P., DeWitt, D. P., & Lavine, A. S., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 2011.