Aslı DURMUŞOĞLU, Sibel GÜNEŞ, Ersin KARAKAYA

İçerisine Delikli Şerit Eleman Yerleştirilen Borudaki Isı Transferi ve Akış Karakteristiklerinin YSA ile Tahmini

Bu çalışmada, delikli bükülmüş şerit elemanın sürtünme faktörünü ve Nusselt sayısını doğru şekilde tahmin etmeye eğilimli bir Yapay Sinir Ağı (YSA) modeli sunulmuştur. Deneysel testler, üniform ısı akısı koşullarında Reynolds sayısının 4860 ile 24,130 aralığında, 3 farklı hatve oranı (y/D=2, 2.5, 3), 2 farklı genişlik oranı (W/D= 0.9285, 0.9642) ve 3 farklı delik çapı oranı (d/D= 0.0714,0.107,0.143 ) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. YSA modeli, deneysel veri setleri içeren bir veri bankası kullanılarak geliştirilip doğrulanmıştır. YSA için en kapsamlı öğrenme algoritması olan geri yayılım algoritması, ağın eğitimi ve test edilmesi için kullanılmıştır. YSA sonuçlarının deneysel veriler ile uyumlu olduğu görülmüştür. Çoklu belirleme katsayısının değeri R2, Nusselt sayısı için 0,9992 ve sürtünme faktörü için 0,9995 olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Isı transferi iyileştirme, Akışkan özellikleri, YSA

ANN: Prediction of Heat Transfer and Fluid Characteristics of A Tube With Loose-Fit Perforated Twisted Tapes

In this paper, we present an Artificial Neural Networks (ANNs) model which is prone to accurately predict the friction factor and Nusselt number of a tube with loose-fit perforated twisted tapes. Experimantal tests were realized using the tapes with three different rates of pitch length of twisted tape to inner diameter of tube (y/D=2, 2. 5, 3), two different twisted tape width rates (W/D= 0. 9285, 0. 9642) and three different rates of hole to inner diameter (d/D= 0. 0714, 0.107, 0.143) in a range of Reynolds number 4860 to 24,130 under uniform heat flux conditions. The ANN model was improved and validated using a databank containing experimental datasets. The back propagation algorithm, which is the best training algorithm, is recognized to be the most extensive learning method for ANN. This algorithm is used for training and testing of the network. The ANNs results were found to good compliance with the experimental data. Value of the coefficient of multiple determination were obtained. The R2 values are 0,9992 for Nusselt number and 0,9995 for friction factor.

Keywords:

Heat transfer enhancement, Fluid characteristics, ANN,

PDF

___

Chang, S. W., Jan, Y. J., Liou, J. S.,(2007). Turbulent Heat Transfer and Pressure Drop in a Tube Fitted with Serrated Twisted Tape, International Jounal of Thermal Sciences, 46, 506-518,
Eiamsa-ard S., Promvonge P., (2010). Performance Assessment in a Heat Exchanger Tube with Alternate Clockwise and Counter-clockwise Twisted Tape Inserts, International Journal of Heat and Mass Transfer, 53, 1364-1372.
Eiamsa-ard S., Thianpong C. and Promvonge P.,(2006). Experimental İnvestigation of Heat Transfer and Flow Friction in a Circular Tube Fitted with Regularly Spaced Twisted Tape Elements, International Communications in Heat and Mass Transfer, 33, 1225-1233.
Gül, H., Evin, D., (2007). Heat Transfer Enhancement in a Circular Tubes Using Helical Swirl Generator Insert at the Entrance, International Jounal of Thermal Sciences, 46, 1297-1303.
Hojjat, M., (2020). Nanofluids as coolant in a shell and tube heat exchanger: ANN modeling and multi-objective optimization, Applied Mathematics and Computation, 365.
Promvonge P.,(2008). Thermal Augmentation in Circular tube with Twisted Tape and Wire Coil Turbulators, Energy Conversion and Management, 49, 2949-2955.
Sivashanmugam, P., Nagarajan, P. K., (2007). Studies on Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of Laminar Flow Through a Circular Tube Fitted with Right And Left Helical Screw-Tape Inserts, Experimental Thermal and Fluid Science, 32, 192- 197.
Türk C., Gülenoğlu Ç., Özkaya E., Genç Y., Aradağ S., Kakaç S., Özcan A., (2013). Deneysel Çalışmalar, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ve Yapay Sinir Ağları ile Plakalı Isı Değiştirgeci Tasarımı, Tesisat Mühendisliği, 134, 23-30.
Verma, T. N., Nashine, P., Singh., D. V., Singh, S., Panwar, D., (2017). ANN: Prediction of an experimental heat transfer analysis of concentric tube heat exchanger with corrugated inner tubes, Applied Thermal Engineering, 120, 219-227.
Wongcharee K., Eiamsa-ard S., (2011). Heat Transfer Enhancement by Twisted Tapes with Alternate Axes and Triangular, Rectangular and Trapezoidal Wings, Chemical Engineering and Processing, 50, 211-219.