Research Article

Konik sarımlı yay elemanlarının kaynamalı iki fazlı akış rejimlerine etkisi

Volume: 17 Number: 1 March 25, 2026
TR EN

Konik sarımlı yay elemanlarının kaynamalı iki fazlı akış rejimlerine etkisi

Öz

Bu çalışmada, yatay borularda gerçekleşen iki fazlı kararlı akış koşullarında, yüzey artırıcı eleman olarak kullanılan konik sarımlı yay (çapı azalan ve artan yönde) dizisinin ısı transferi ve akış kararsızlıklarına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler, sabit giriş sıcaklığı (15 °C), sabit ısıl güç (22 kW) ve sabit çıkış kısıtlaması altında iki farklı boru tipinde (boş boru ve konik yay dizili boru) gerçekleştirilmiştir. Kütlesel debi 72 g/s’den başlayarak 17 g/s’ye kadar kademeli olarak azaltılmış ve her kademede sistemin kararlı duruma ulaşması beklenerek ölçümler alınmıştır. Deneysel sonuçlar, yüzey artırıcı eleman kullanılan boruda (Boru-2) basınç düşümünün düz boruya (Boru-1) kıyasla daha yüksek olduğunu, ancak akışın daha homojen ve dengeli bir şekilde gerçekleştiğini göstermektedir. Ayrıca, cidar sıcaklıkları daha düşük seviyelerde seyretmiş ve üst-alt cidar sıcaklıkları arasındaki fark azalmıştır. Bu durum, konik yay elemanının oluşturduğu türbülans sayesinde sıvı ve buhar fazlarının daha iyi karışmasına bağlanmıştır. Burn-out olayının daha düşük sıcaklıklarda gerçekleştiği, böylece boru cidarının aşırı ısınmaya karşı daha iyi korunduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen veriler, bu tür yüzey artırıcı elemanların iki fazlı ısı transfer sistemlerinde ısıl performansı artırırken aynı zamanda sistem kararlılığını da olumlu yönde etkilediğini ortaya koymuştur. Çalışma, özellikle kaynamalı akış içeren mühendislik sistemlerinde, güvenli ve verimli tasarım açısından önemli katkılar sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Supporting Institution

There is no supporting institution.

Ethical Statement

Ethics committee approval was not required for the prepared manuscript.

Thanks

This article was produced from a part of the master’s thesis titled “Experimental investigation of the turbulators in two-phase flows,” written by Yeşim SOLAK COŞKUN at the graduate school of natural and applied sciences, Atatürk University.

References

  1. [1] N. Iwata and F. Bozzoli, “Investigation of operational limit of a pulsating heat pipe by estimating local heat transfer,” Exp. Comput. Multiph. Flow, vol. 6, no. 3, pp. 265–276, 2024, doi: 10.1007/s42757-023-0179-5.
  2. [2] C. Wang et al., “Dynamic analysis for ultra-supercritical boiler water wall considering uneven heat flux distribution and combustion instability,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 236, no. P1, p. 126269, 2025, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.126269.
  3. [3] T. Xue and S. Zhang, “Investigation on heat transfer characteristics of falling liquid film by planar laser-induced fluorescence,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 126, pp. 715–724, 2018, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.05.039.
  4. [4] X. Lv et al., “Study on two-phase flow dynamics in variable-diameter flow field and gas diffusion layer of poton exchange membrane fuel cells,” Fuel, vol. 392, no. January, p. 134911, 2025, doi: 10.1016/j.fuel.2025.134911.
  5. [5] G. Abdul-Majeed, A. Al-Sarkhi, A. O. Mohmmed, and M. R. Hamoudi, “An empirical approach for predicting slug to pseudo-slug transition of air/water upward two-phase flow,” Exp. Comput. Multiph. Flow, vol. 6, no. 2, pp. 154–169, 2024, doi: 10.1007/s42757-023-0170-1.
  6. [6] A. Arabi, Y. Salhi, Y. Zenati, E. K. Si-Ahmed, and J. Legrand, “Analysis of horizontal gas-liquid intermittent flow subregime transitions: Physical mechanisms and flow maps,” Exp. Comput. Multiph. Flow, vol. 7, no. 1, pp. 50–66, 2025, doi: 10.1007/s42757-023-0180-z.
  7. [7] S. Li, T. Xue, and Z. Li, “A simple 3D reconstruction algorithm based on laser scanning: Research on flow characteristics of bubbles rising vertically in liquid phase,” Chem. Eng. Sci., vol. 276, no. January, p. 118796, 2023, doi: 10.1016/j.ces.2023.118796.
  8. [8] D. Wu et al., “Heat exchanger design and performance evaluation for a high-temperature heat pump system under different two-phase correlations: 4E analysis,” Appl. Energy, vol. 384, no. January, 2025, doi: 10.1016/j.apenergy.2025.125492.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mechanical Engineering (Other)

Journal Section

Research Article

Publication Date

March 25, 2026

Submission Date

October 28, 2025

Acceptance Date

December 9, 2025

Published in Issue

Year 2026 Volume: 17 Number: 1

IEEE
[1]Y. Solak Coşkun, Ö. Çomaklı, F. Sönmez, O. Yıldırım, and Ş. Karagöz, “Konik sarımlı yay elemanlarının kaynamalı iki fazlı akış rejimlerine etkisi”, DUJE, vol. 17, no. 1, Mar. 2026, doi: 10.24012/dumf.1812587.