İÇ İÇE BORULU ISI DEĞİŞTİRGEÇLERİNDE GİRDAP TİP AKIŞ ÜRETİCİSİNİN ISI TRANSFERİNE VE BASINÇ DÜŞÜŞÜNE ETKİSİ

Abstract

Doktora Tezi İÇ İÇE BORULU ISI DEĞİŞTİRGEÇLERİNDE GİRDAP TİP AKIŞ ÜRETİCİSİNİN ISI TRANSFERİNE VE BASINÇ DÜŞÜŞÜNE ETKİSİ Zeki ARGUNHAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı 2003, Sayfa: 120 Bu çalışmada iç içe borulu ısı değiştirgecinde boru girişine yerleştirilen girdap tip akış üreticisinin ısı transferine ve basınç düşüşüne etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla iç içe borulu ısı değiştirgecinin 60 mm çapındaki iç borunun girişine değişik açılı (90°, 75°, 65° ve 55°) kanatlara sahip ve kanatlarında değişik çapta (3mm, 5mm ve 7mm) dairesel olarak birer, ikişer, üçer ve dörder adet dairesel delikler, 2x7 mm ebadında düzgün ve çapraz sıralanmış birer, ikişer, üçer, dörder ve beşer adet dikdörtgen geometrili kanallar bulunan türbülatörler yerleştirilerek, bu türbülatörlerin ısı transferine ve basınç düşüşüne etkileri araştırılmak üzere deneyler yapılmıştır. Bu elemanlar iç borunun girişine rahat takılıp sökülebilecek şekilde dizayn edilmişlerdir. Kullanılan 92 çeşit türbülatörlerle, altı farklı Reynolds Sayılarında ( 6216.2, 7458.7, 8702.5, 9946.3, 11189.1 vel243 1.9), zıt yönlü ve aynı yönlü paralel akışta 1 104 deney yapılmıştır. İç borunun içinde sıcak akışkan olarak hava, iç borunun dışında ise soğuk akışkan olarak su geçmektedir. Sonuçta kanatlan 55° açılı, 3 mm delik çaplı 4 delikli türbülatör kullanıldığı zaman ısı transferinde % 83 oranında iyileşmenin olduğu görülmüştür. Bu türbülatörde basınç düşüşü diğer türbülatörlere göre daha fazla olmasına rağmen, ilave ısıl kazancı yanında ilave basınç kaybı düşük kalmıştır. Kullanılan bu türbülatörlerle aynı kapasitede daha küçük boyutta ısı değiştirgeci elde edilmesinin mümkün olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler : Isı Değiştirgeci, Isı Transferi, Basınç Düşüşü, Türbülatör. xm

SUMMARY PhD Thesis THE EFFECTS OF VORTEX GENERATOR ON HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP IN CONCENTRIC DOUBLE TUBE HEAT EXCHANGERS Zeki ARGUNHAN University of Fırat Graduate School of Natural and Applied Science Department of Mechanical Engineering 2003, Page: 120 The aim of this study is to investigate the effects of the vortex generators on heat transfer and pressure drop in concentric tube heat exchanger experimentally. In the study the vortex generators were placed to the inlet of inner pipe of heat exchanger. These vortex generators have 60 mm diameter and six angled winglets (angles are 90°, 75°, 65° and 55°). The angled winglets have (one, two, three and four) circular holes. These holes were 3 mm, 5 mm, 7 mm in diameter. In addtion, this there are different kind of vortex generators which have one, two, three, four and five rectangular slots on winglets. The slots are in straight or zig-zag rows were 2x7 mm in dimensions. The vortex generators set in to the entrance of the inner pipe of concentric heat exchanger by manner of placed and removed easily. By using 92 kind of vortex generators, 1104 experiment were done for both countercurrent and parallel flow of the fluid with six different Reynolds Numbers (6216.2, 7458.7, 8702.5, 9946.3, 11189.1 and 12431.9). Air as a hot fluid and water as a cold fluid were passed through the inner pipe and outer pipe of concentric pipe heat exchanger respectively. In this study heat transfer rate enhancement up to % 83 was handled by using vortex generator which its winglets have 55° angle, four circular holes with 3 mm in diameter. In these vortex generator the pressure drop was higher than the others, however additional flow energy required to overcome flow through the vortex generator was less compared to the heat gained. Finally, the same capacity but smaller sized concentric heat exchanger could be achieved by using these vortex generators. Keywords : Heat Exchanger, Heat Transfer, Pressure Drop, Vortex Generator. XTV TCYfiK&XKO&tETIMKUKUU!