İç İçe Borulu Isı Değiştiricide Zıt Akışta Türbülatör Kullanımının Basınç Değişimine Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Authors : Eşref BAYSAL, Özgür SOLMAZ, Mert ÖKTEN, Yasin BAŞESKİ

Pages : 817-826

Doi:10.31202/ecjse.871896

View : 19 | Download : 6

Publication Date : 2021-05-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Endüstriyel proseslerde sıklıkla kullanılan boru tipi ısı değiştiricileri, farklı sıcaklıklardaki iki akışkanın birbirine karışmadan ısının transfer edilmesine yarayan cihazlardır. Türbülatör kullanılması ile akışa, akışın sınır tabakasının bütünlüğünün bozulup parçalanması, akışın olduğu çevreye ek türbülans verilmesi, akışın olduğu çevrede ikincil akışların meydana gelmesi ve türbülatörlerin hem kanatçık adımlarının hem de kanatçık açılarının farklılaşması sonucunda akışkanın akış mesafesinin uzamasının sağlanması gibi etkiler verilmektedir. Bu çalışmada, türbülatörler zıt akışlı iç içe borulu ısı değiştiricide kullanılmıştır. İki boru arasındaki bölgeden 50 l/h sabit hacimsel debide ve 298.14 K sıcaklıkta su, içteki borudan ise 350 K sıcaklıkta hava geçmektedir. İçteki boru içine yerleştirilmiş halkasal tip türbülatörler farklı adımlarda sayısal olarak incelenmiştir. Her bir türbülatör için Reynolds sayısının 4000 – 26000 aralığı için basınç kayıpları ve sürtünme karakteristikleri araştırılmıştır. Sonlu hacimler metoduna dayalı analiz yapan sayısal akışkanlar dinamiği kod programı kullanılarak temel korunum denklemleri sürekli rejimde 3 boyutlu ve türbülanslı akış şartlarında çözülmüştür. Havanın farklı hızlarına göre yapılan çalışmada sayısal analiz sonuçları elde edilmiştir. Sayısal analiz sonucunda boru içinde basınç ve hız dağılımları oluşturulmuştur. Boş ısı değiştiriciye oranla, türbülatörün neden olduğu basınç düşüşü, en düşük 100 mm adımlı ve en yüksek 25 mm adımlı türbülatör için gerçekleştiği görülmüştür. Türbülatörlerde adım mesafesinin kısalması ile basınç düşüşlerin yükseldiği, Reynolds sayısının artması ile de basınç düşüşlerinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır.
Keywords : Basınç düşüşü, sürtünme faktörü, sayısal akışkanlar dinamiği, türbülatör