YAY TİPİ BİR TÜRBÜLATÖRÜN SİLİNDİRİK BORULARDA ISI TRANSFERİ VE BASINÇ KAYBINA ETKİSİ

Abstract

Isı değiştiriciler, endüstride -özellikle termal güç santrallerinde, ısıtma, soğutma vb. tesislerde- geniş kullanım alanına sahiptirler. Isı değiştiricilerinin ısıl performansları verimlilik diye tanımlanır. Isı değiştiricilerinde ısı transferini arttırmada en çok kullanılan yöntemlerden biri, ısı değiştiricilerinin içerisine türbülatör yerleştirmektir. Bu çalışmada içerisine yay tipi türbülatör konulan çift borulu bir ısı değiştiricisinin ısı transferi karakteristikleri ve basınç düşümü incelenmiştir. Yay tipi türbülatörler için tasarım parametreleri; yay tipi türbülatörün hatvesi, telin kalınlığı ve tel uzunluğudur. Deney düzeneğinde akışkan olarak hava kullanılmıştır. Tam gelişmiş türbülanslı akış şartlarını sağlamak için Reynolds sayısı 30,000 ile 80,000 aralığında tutulmuştur. Ayrıca deneylerde kullanılan parametrelerin, ısı transferi ve basınç düşümü üzerindeki etkilerini görebilmek için ANOVA (Analysis of Varience) yöntemi kullanılmıştır. Isı transferi ve basınç düşümleri için optimum parametre seviyeleri Taguchi Deneysel Tasarım Yöntemi ile belirlenmiştir. Türbülatörlü ve türbülatörsüz durumlar için Nusselt sayısı, sürtünme faktörü, etkinlik-NTU, boyutsuz ekserji, gibi değerler elde edilmiş ve deneysel bağıntılar geliştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Isı değiştirgeci, yay tipi türbülatör, ısı transferi, exerji, ANOVA, Taguchi

Heat exchangers have a wide range of usage in industry applications, especially in thermal power plants, heating, ventilation and air-conditioning systems. The thermal performance of heat exchangers are defined as efficiency. One of the most widely preferred way for heat transfer augmentation in heat exchangers is the use of some inserts called turbulators. In this study, heat transfer characteristics and pressure drop of a double pipe heat exchanger with inserted coil springs, are investigated. Design parameters for the coil spring turbulators are pitch of the coil spring, thickness of the coil wire and the length of the coil spring. The working fluid in the experiments is air and the Reynolds number ranged from 30,000 to 80,000 to provide fully developed turbulence flow conditions. Also, to determine the effects of the parameters used in the experiments on Nusselt number and friction factor the ANOVA (Analysis of Varience) method is used. Optimum parameter levels for the heat transfer and fricton factor are determined by Taguchi Experimental Design Method. The values such as Nusselt number, friction factor, efficiency-NTU, dimensionless exergy loss are obtained for both tabulated and untabulated pipe flow, and some new experimental correlations are developed. Keywords: heat exchanger, coil spring turbulators, heat transfer, exergy, ANOVA, Taguchi