Experimental Investigation of Heat Transfer and Effectiveness in Plate Heat Exchangers and Using of Artificial Neural Networks (ANN)

Abstract

In this study, heat transfer rate and effectiveness of corrugated plate heat exchangers (PHE) having different chevron angles were examined experimentally and obtained results compared with artificial neural network (ANN) results. To use in this study, experimental heating device used PHE was designed and set up. β=30o and β=60o chevron angles of PHEs were used in experimental device. Thermodynamic analysis of corrugated PHEs having different plate surface angles were investigated. Artificial neural network method was applied to the experimental data. The heat transfer rate and effectiveness values are determined. The formula is derived from the end of this work for the calculation of heat transfer rate and effectiveness of corrugated PHEs. In this study, the highest total heat transfer value is 42227 W and the efficiency value is 0.74. Results of analysis were presented as tabular.

Keywords

• Plate heat exchangers,Effectiveness,Chevron angles,Artificial neural network

Plakalı Isı Değiştiricilerinde Isı Geçişi Ve Etkinliğin Deneysel Olarak İncelenmesi Ve Yapay Sinir Ağlarının (YSA) Uygulanması

Abstract

Bu çalışmada, farklı plaka yüzey açıları olan plakalı ısı değiştiricilerinin (PID) ısı geçiş ve etkinlik değerleri deneysel olarak incelenmiştir ve elde edilen sonuçlar yapay sinir ağlarından elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada kullanmak için PID’a sahip bir ısıtma deney cihazı dizayn edilmiş ve oluşturulmuştur. Deney cihazında plaka yüzey açıları β=30o ve β=60o olan PID’lar kullanılmıştır. Farklı plaka yüzey açıları olan PID’ların termodinamik analizleri yapılmıştır. Yapay sinir ağları metodu deney verilerine uygulanmıştır. Deney cihazındaki PID’ların ısı geçiş miktarı ve etkinlik değerleri hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda, PID’ların ısı transfer miktarları ve etkinlik değerlerinin hesaplanabilmesi amacıyla formül türetilmiştir. Bu çalışmada, en yüksek toplam ısı transfer değeri 42227 W ve etkinlik değeri 0.74 olarak belirlenmiştir. Analiz sonuçları tablo olarak sunulmuştur.

Keywords

• Plakalı ısı değiştirici,Etkinlik,Plaka açısı,Yapay sinir ağları

References

1. [1] B. Kılıç, “Plakalı Isı Eşanjörlerinde Plaka Geometrisi İle Dinamik Ve Termal Parametrelerin Isı Transferine Etkilerinin Deneysel Olarak Araştırılması,” Doktora tezi, Makine Mühendisliği Bölümü, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2013.
2. [2] J.A.W. Gut and J.M. Pinto, “Optimal configuration desing for plate heat exchangers,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 47, pp. 4833-4848, 2004.
3. [3] C. Riverol and V. Napolitano, “Estimation of fouling in a plate heat exchangers through the application of neural networks,” Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol. 80, pp. 594-600, 2005.
4. [4] A.K. Dwivedi and S.K. Das, “Dynamics of plate heat exchangers subject to flow variations,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 50, pp. 2733-2743, 2007.
5. [5] I.M. Afonso, P. Cruz, J.M. Maia and L.F. Melo, “Simplified numerical simulation to obtain heat transfer correlations for stirred yoghurt in a plate heat exchanger,” Food and Bioproducts Processing, vol. 86, pp. 296-303, 2008.
6. [6] R. Selbas, A. Sencan and B. Kılıc, “Alternative approach in thermal analysis of plate heat exchanger,” Heat Mass Transfer, vol. 45, pp. 323-329, 2009.
7. [7] X.H. Han, L.Q. Cui, S.J. Chen, G.M. Chen, and Q. Wang, “A numerical and experimental study of chevron corrugated plate heat exchangers,” International Communications in Heat and Mass Transfer, vol. 37, pp. 1008-1014, 2010.
8. [8] J. Wen, Y. Li, A. Zhou, and K. Zhang, “An experimental and numerical investigation of flow patterns in the entrance of plate-fin heat exchanger,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 49, pp. 1667-1678, 2007.

9. [9] Anonim, (01 Ağustos 2017). [Online]. Erişim: http://www.tetsa.com.tr
10. [10] O. Genceli, Isı Değiştiricileri, İstanbul, Türkiye: Birsen Yayınevi, 2005, ss. 90-131.
11. [11] M. Reppich, “Use of high performance plate heat exchangers in chemical and process industries,” International Journal of Thermal Sciences, vol. 38, pp. 999-1008, 1999.
12. [12] J.A.W. Gut, and J.M. Pinto, “Optimal configuration desing for plate heat exchangers,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 47, pp. 4833-4848, 2004.
13. [13] J.A.W. Gut, R. Fernandes, J.M. Pinto and C. Tadini, “Thermal model validation of plate heat exchangers with generalized configurations,” Chemical Engineering Science, vol. 59, pp. 4591-4600, 2004.
14. [14] B. Kılıç, A. Şencan ve R. Selbaş, “Plakalı ısı eşanjörü kullanılan soğutma uygulamalarında soğutma etkinlik katsayısının deneysel incelenmesi”, 9. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, Türkiye, 2009, ss.245-254.