İkili Çarpan Jet ile Soğutulan Sıcak Plakanın Yüzey Şeklinin Isı Transferine Etkisinin Sayısal Analizi
Abstract
Bu çalışmada sıcak bir plakanın çarpan jet akışla soğutulmasının ısı transferi ve akış karakteristikleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile sayısal olarak incelenmiştir. Sıcak plakanın aynı yükseklikteki düz, zikzak, yamuk ve dikdörtgen kesitli geometrileri için ikili nozul sistemi kullanılarak türbülanslı çarpan jet akış ile soğutulması durumunda ısı transferi ve hidrolik performanslar karşılaştırılmıştır. Hesaplamalarda çalışma akışkanı olarak hava kullanılmış olup, taşınımla gerçekleşen ısı transferi performansının analizi için ortalama ve yerel Nusselt (Nu) sayılarının dağılımı elde edilmiştir. Hidrolik performans için pompalama gücü değerleri karşılaştırılmıştır. Türbülanslı çarpan jet akış için k-ε türbülans – duvar yakın modelinin kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, yamuk kesitli plakanın en yüksek ısıl performansa sahip olduğu ve taşınımla gerçekleşen ısı transfer hızı aynı şartlarda düz plakadan yaklaşık %52,2 daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Termo-hidrolik performans açısından Nusselt sayısı/Pompalama Gücü oranı hesaplanmış ve en düşük performansın basınç farkının en yüksek olmasından dolayı dikdörtgen kesit için oluştuğu gözlemlenmiştir. Bununla birlikte yerel Nusselt sayılarının dağılımına bakıldığında, nozulların çarptığı noktalarda en yüksek değerleri alıp çıkış kısımlarına doğru azaldığı belirlenmiştir. Çarpan jetler kullanılarak soğutma işlemi yapılan sıcak plaka yüzey kesit şeklinin taşınımla gerçekleşen ısı transferini önemli ölçüde arttırdığı görülmüştür.
Keywords
References
- [1] M. J. S. De Lemos and C. Fischer, “Thermal analysis of an impinging jet on a plate with and without a porous layer,” Numer. Heat Transf. Part A Appl., vol. 54, no. 11, pp. 1022–1041, 2008.
- [2] M. Kılıç and H. M. Ali, “Numerical investigation of combined effect of nanofluids and multiple impinging jets on heat transfer,” Therm. Sci., vol. 2018, no. 5, pp. 3165–3173, 2018.
- [3] İ. Dağtekin and H. F. Öztop, “Heat transfer due to double laminar slot jets impingement onto an isothermal wall within one side closed long duct,” Int. Commun. Heat Mass Transf., vol. 35, no. 1, pp. 65–75, 2008.
- [4] V. Katti and S. V. Prabhu, “Heat transfer enhancement on a flat surface with axisymmetric detached ribs by normal impingement of circular air jet,” Int. J. Heat Fluid Flow, vol. 29, no. 5, pp. 1279–1294, 2008.
- [5] S. A. Nada, “Slot/slots air jet impinging cooling of a cylinder for different jets-cylinder configurations,” Heat Mass Transf. und Stoffuebertragung, vol. 43, no. 2, pp. 135–148, 2006.
- [6] N. Singh, R. Sivan, M. Sotoa, M. Faizal, and M. R. Ahmed, “Experimental studies on parallel wavy channel heat exchangers with varying channel inclination angles,” Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 75, pp. 173–182, 2016.
- [7] H. G. Lee, H. S. Yoon, and M. Y. Ha, “A numerical investigation on the fluid flow and heat transfer in the confined impinging slot jet in the low Reynolds number region for different channel heights,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 51, no. 15–16, pp. 4055–4068, 2008.
- [8] B. K. Rim, N. M. Saïd, H. Bournot, and G. Le Palec, “Effect of nozzle-to-plate spacing on the development of a plane jet impinging on a heated plate,” Heat Mass Transf. und Stoffuebertragung, vol. 53, no. 4, pp. 1305–1314, 2017.
- [9] M. Attalla and M. Salem, “Experimental investigation of heat transfer for a jet impinging obliquely on a flat surface,” Exp. Heat Transf., vol. 28, no. 4, pp. 378–391, 2015.
- [10] A. M. Achari and M. K. Das, “Conjugate heat transfer study of a turbulent slot jet impinging on a moving plate,” Heat Mass Transf. und Stoffuebertragung, vol. 53, no. 3, pp. 1017–1035, 2017.