KAPALI HACİMLERDE SONLU KALINLIKTA KOMPOZİT MALZEMEDEN YAPILMIŞ PLAKA KULLANILARAK DOĞAL TAŞINIM ISI TRANSFERİNİN KONTROLÜ

Abstract

Kapalı hacim içerisindeki doğal taşınım ısı transferine, mühendislik uygulamalarında, ısıtma ve havalandırma sistemlerinde, yapılardaki yangından kaynaklanan problemlerin giderilmesinde, güneş kolektörlerinde, elektronik soğutma aygıtlarında ve radyoaktif atıkların depolanmasında rastlanmaktadır. Bu çalışmada, tabana iki farklı malzemeden yapılmış plaka yerleştirilmiş kare kesitli bir hacim içerisindeki doğal taşınım ısı transferi, sayısal olarak incelenmiştir. Kapalı hacmin yatay duvarları yalıtımlı, düşey duvarları ise sabit sıcaklıktadır. İki boyutlu, laminar, süreklilik, momentum ve enerji denklemleri sonlu farklar metodu ile çözülmüştür. Sonuçlar, plakanın farklı yükseklik, kalınlık, yerleştirilme yeri ile farklı Rayleigh sayıları için elde edilmiştir. Ayrıca, plaka iletken kabul edilerek, plaka malzemesinin farklı ısıl iletkenlik katsayıları için değerler elde edilmiştir. Sonuçlar, akım çizgileri, eş sıcaklık eğrileri, yerel ve ortalama Nusselt sayıları ve hız profilleri şeklinde sunulmuştur. Hesaplamalar farklı Rayleigh sayıları, Prandtl sayısı, farklı ısıl iletkenlik oranları, farklı plaka boyutları ve plaka yerleştirme yerinin farklı değerleri için sunulmuştur. Çalışma sonucunda, artan Rayleigh sayısı ile birlikte tüm parametreler için ısı transferinde artış kaydedilmiş, Prandtl sayısının değişimi ile birlikte, akış ve sıcaklık alanında değişimler görülmüş, plakanın ısıl iletkenlik oranlarının özellikle sıcaklık dağılımında etkin olduğu tespit edilmiştir.

Natural convection in cavities is encountered in various engineering applications, such as heating and ventilating of living spaces, fire in buildings, solar thermal collector systems, electronic cooling devices, in storage of radioactive wastes. In this study, natural convection heat transfer in a square cavity with a fin mounted on a vertical wall has been performed numerically. Vertical boundaries are isothermal and horizontal boundaries are adiabatic. Two dimensional equations of conservation of mass, momentum and energy are solved through finite difference method. Results have been obtained for various geometrical parameters as the height, thickness and position of the partition and Rayleigh numbers. The partition is accepted as conductive. Heat transfer increases with increasing of Rayleigh number and flow field and temperature distribution are affected from the changing of Prandtl number and thermal conductivity coefficient is affected on temperature distribution.