KAPALI HACİMLERDE SONLU KALINLIKTA AÇILI PLAKA KULLANILARAK DOĞAL TAŞINIM ISI TRANSFERİNİN KONTROLÜ

Abstract

Kapalı hacim içerisindeki doğal taşınım ısı transferine, ısıtma ve havalandırma, yapılardaki yangından kaynaklanan problemlerin giderilmesi, güneş kollektör sistemleri, elektronik soğutma aygıtları, radyoaktif atıkların depolanması gibi çeşitli mühendislik uygulamalarda karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada, düşey duvarına plaka yerleştirilmiş kare bir hacim içerisindeki doğal taşınım ısı transferi, sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Kapalı hacmin düşey duvarları yalıtımlı, yatay duvarları ise sabit sıcaklıktadır. İki boyutlu, laminar süreklilik, momentum ve enerji denklemleri sonlu farklar metodu ile çözülmüştür. Lineer cebirsel denklemlerin çözümü için Ardışık Alt Rahatlama metodu kullanılmıştır. Sonuçlar, plakanın farklı yükseklik, kalınlık, yerleştirilme yeri ile farklı Rayleigh sayıları için elde edilmiştir. Plaka iletken kabul edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, akım çizgileri, sıcaklık profilleri, yerel ve ortalama Nusselt sayıları şeklinde sunulmuştur. Rayleigh sayısının ve duvar üzerine plaka yerleştirilmesinin doğal taşınım ısı transferini ve akış alanını etkilediği görülmüştür.

Natural convection 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 and experimentally. Vertical boundaries are adiabatic and horizontal boundaries are isothermal. Two dimensional equations of conservation of mass, momentum and energy are solved through finite difference method. Successive Under Relaxation (SUR) method is used to solve linear algebraic equations. 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. Obtained results are presented with streamlines, isotherms, local and mean Nusselt numbers. It was found that Rayleigh number and the fin mounted on the wall have significant effect on natural convection heat transfer and flow field.