ISI DEĞİŞTİRGEÇLERİNDE BÜKÜMLÜ PLAKA TİPİ TÜRBÜLATÖRÜN ISI TRANSFERİNE VE BASINÇ KAYBINA ETKİSİ

Abstract

Bu tezde, çift borulu eş-eksenli bir ısı değiştiricisi içerisindeki bükümlü plaka tipi türbülatörün ısı transferi, basınç kaybı, entropi artım oranı, etkinliği, ekserji kaybı ve NTU değişimi gibi birçok özelliği deneysel olarak incelenmiştir. Türbülatör geometrisi (plaka kalınlığı; t/d, plaka genişliği; w/d, plaka hatvesi p/d) ve akışkan akışı (Re sayısı) gibi tasarım parametrelerinin iki hedef değer olan Nusselt sayısı (Nu) ve sürtünme faktörü (f) üzerindeki etkileri Taguchi Deneysel Tasarım Yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Tüm deneyler yapıldıktan sonra sonuçlar varyans analiz yöntemi (ANOVA) yardımıyla istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca çoklu-performans karakteristiklerini göstermek üzere Gri İlişkisel analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, Nu sayısını etkileyen en baskın parametrenin Re sayısı, en zayıf parametrenin ise plaka kalınlığı (t/d) olduğu görülmüştür. Tam tersine sürtünme faktörünün üzerinde etkili olan en baskın parametrenin ise plaka kalınlığı (t/d) olduğu görülmüştür. Aynı zamanda hatvenin sürtünme faktörü üzerinde etkisi görülmemiştir. Sonuçlar 2.Yasa açısından değerlendirildiğinde, plaka kalınlığı ve genişliğini arttırmanın entropi oranını (Ns) arttırdığı görülmüştür. Plaka kalınlığının etkinlik (?) üzerindeki etkisi önemsiz derecededir, ancak genişlik arttığında, etkinlik ciddi oranda artmıştır. Ekserji kaybı E* plaka kalınlığı arttıkça artmış ancak plaka genişliği arttıkça azalmıştır. Hatvenin etkinlik ve ekserji kaybı E* üzerindeki etkisi ise önemsizdir. Anahtar Kelimeler: Türbülatör, Taguchi Analizi, İkinci Kanun Analizi, Isı Transfer Artışı

In this thesis, many properties such as; heat transfer, pressure loss, entropy rate, efficiency, exergy loss and variation of NTU, of a corrugated plate type turbulator located in a double pipe co-axial heat exchanger are investigated. The effects of the design parameters such as geometry of the turbulator (thickness of the plate; t/d, width of the plate; w/d and pitch of the plate; p/d) and fluid flow (Re number) on the two target results; Nusselt number (Nu) and friction factor (f) are investigated by using Taguchi Design of Experiment Method. After running all experiments the results are statistically evaluated by using Variance Analysis Method (ANOVA). In addition to this, Grey Relational analysis is performed to show the multi-performance characteristics. As a result, it was seen that the most dominant parameter on Nu number is Re number whilst the weakest parameter is plate thickness (t/d). Contrary the most dominant parameter on friction factor is found as plate thickness (t/d). It was also seen that the pitch of the plate has no effect on friction factor. When the results are evaluated from the view of 2.Law, it was seen that to increase the plate thickness and the plate width, results with the increment of entropy rate (Ns). The effect of thickness on efficiency (?) is negligible, but the efficiency increases substantially when the width increases. The exergy loss (E*) increases when the plate thickness increases, but it decreases when the width increases. The effect of pitch on efficiency and exergy loss is negligible. Keywords: Turbulator, Taguchi Analysis, 2.Law analysis, Heat transfer enhancement