İÇERİSİNDE DÖNEN HELİSEL BORU BULUNAN BİR ISI DEĞİŞTİRİCİSİNDE ISI TRANSFERİ VE BASINÇ KAYIPLARININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

YÜKSEK LİSANS TEZİ İÇERİSİNDE DÖNEN HELİSEL BORU BULUNAN BİR ISI DEĞİŞTİRGECİNDE ISI TRANSFERİ VE BASINÇ KAYIPLARININ DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ HASAN ER Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı 2001, Sayfa: 46 Isı değiştirgeci, farklı sıcaklıktaki akışkanlar arasında ısıl enerji transferi sağlayan cihazlardır. Ekonomik nedenler ile enerji malzeme tasarrufu düşünceleri son zamanlarda daha verimli ısı değiştirgeçleri yapma çabalarında büyük bir artışa neden olmaktadır. Bunun için en çok başvurulan termal ve hidrolik amaçlar, belirli bir ısı yükünü karşılayacak ısı değiştirgecinin boyutlarını küçültmek, mevcut bir ısı değiştirgecinin kapasitesini artırmak, proses akışları için yaklaşık sıcaklık farkını düşürmek veya pompalama gücünü azaltmaktır. Klasik ısı değiştirgeçlerinin performansı bir çok iyileştirme tekniği ile artırılabilir. Bu çalışmada, değişik adımlı helisel borularda ısı transferini artırmak için, bu helisel boruların döndürülmesi deneysel olarak ele alınmaktadır. Dönen helisel borulardaki ısı transferini ve merkezkaç kuvvetlerden dolayı oluşan basınç kayıplarını belirlemek için bir deney seti kuruldu. Isı transferi ve basınç kayıpları değerleri değişik su debilerinde ve farklı helisel boru dönme hızları için belirlendi. Ayrıca ısı değiştiricisi etkinliğinin De (Dean) sayısı ile değişimi farklı dönme hızları ve helis adımları için hesaplandı. Deneyler paralel akış ve zıt yönlü akış için gerçekleştirildi. Bulunan deneysel sonuçlar, incelenen durumlar için bir biri ile karşılaştırıldı. Sonuçlar gösterdi ki, en iyi ısı transferi, en küçük helis adımı ve en yüksek dönme hızı için elde edilmiştir. Her ne kadar dönme, basınç kayıplarında bir artışa neden oldu ise de, helisel boru dönmesinin ısı transferinin artışında daha önemli bir artış sağladığı gözlendi. ANAHTAR KELİMELER : Dönen Akış, Isı Değiştirgeçleri, İkincil Akışlar, Dönen Borular İçerisinden Akış.II SUMMARY MASTER THESIS EXPERIMENTALLY DETERMINATION OF HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROPS IN A HEAT EXCHANGER WITH A ROTATING HELICAL PIPE HASAN ER University of Firat Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Education 2001 Page: 47 A heat exchanger is a device, which provides for transfer of thermal energy between fluids at different temperatures. Energy and materials savings consideration, as well as economic incentives have led to recent expansion of efforts to produce more efficient heat exchangers. Common thermal - hydraulic goals are to reduce the size of a heat exchanger required for a specified heat duty, to upgrade the capacity of an existing heat exchanger, to reduce the approach temperature difference for the process streams, or to reduce the pumping power. The performance of conventional heat exchangers can be substantially improved by a number of enhancement techniques. In this study, in order to increase the heat - transfer rates in helical pipes of various steps, the rotation of the pipes was considered experimentally. An experimental set-up for determining the heat-transfer rates and pressure drops occurring, because of the centrifugal effects on the rotating helical pipes, was designed. The heat-transfer rates and pressure drops were determined for various water-flow rates and helical pipe rotational speeds. Also, the change in the effectiveness of the exchanger with De number for various rotational speeds, and steps was calculated. The experiments wereIll carried out lor parallel flow, and countercurrent How. Then, found experimental results were compared with each other for investigated cases. The results showed that the best heat transfer was achieved with the smallest step, and the highest rotational speed. Although the rotation caused an increase in pressure drop, heat transfer capacities of the helical pipes were observed to improve notably. KEY WORDS : Rotational flow, Heat exchangers, Secondary flows, Flow in rotational helical pipes