Düşey Düz Borulu Yoğuşturucularda Isı Taşınım Katsayısının Deneysel Olarak İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada R134a soğutucu akışkan buharının iç yüzeyi düz ve düşey konumdaki boru içerisinde yoğuşması deneysel olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, saf R134a buharının iç yüzeyi düz ve sarmal mikro-kanatlı boru içerisinde yoğuşması esnasında gerçekleşen ısı geçişine olan etkisinin, test borusu eğim açısı, doyma basıncı, kütlesel akı, gibi farklı parametrelere bağlı olarak deneysel ve teorik olarak incelendiği çalışmanın bir bölümünü oluşturmaktadır. Boru içerisinde yoğuşma birçok parametreye bağlıdır ve bu nedenle ısı geçiş karakteristiklerinin belirlenmesi, mevcut bağıntıların geçerliliğinin irdelenebilmesi için deneysel çalışmalar büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında ele alınan deneyler, 9.52 mm dış çapında ve 1 m. uzunluğundaki test borusunda yapılmıştır. Test borusu boyunca yoğuşan madde miktarını yüksek tutmak ve sıvı filminin laminar olarak akmasını sağlamak için deneyler 5.8-5.9 bar doyma basıncı, 30-40 kg/m2s kütlesel akı değerleri arasında yapılmıştır. Bu sayede yoğuşma esnasında gerçekleşen ısı geçişine soğutucu akışkan doyma sıcaklığı ile cidar sıcaklığı arasındaki farkın ve kuruluk derecesinin etkileri net bir şekilde ortaya konabilmiştir. Deney verileri incelendiğinde, artan soğutucu akışkan doyma sıcaklığı ile cidar sıcaklığı arasındaki fark ve kuruluk derecesi değişimine göre ortalama Nusselt sayısının azaldığı tespit edilmiştir. Test borusu boyunca yerel Nusselt sayısının değişimi incelendiğinde ise, yerel Nusselt sayısının test borusu boyunca düştüğü belirlenmiştir. Çalışmada deneysel veriler literatürde sıkça kullanılan ısı taşınım katsayısı bağıntıları ile karşılaştırılmıştır. Bağıntılar arasında en iyi sonucu %14.8 ortalama mutlak sapma ile Akers vd, (1959) bağıntısı vermiştir. Deney verileri ayrıca klasik Nusselt yoğuşma modeli ile karşılaştırılmıştır. Bu model % 35 ortalama mutlak sapma göstermiştir

Keywords

• R134a, Yoğuşma, Isı taşınım katsayısı, Nusselt sayısı

Experimental Investigation of Heat Transfer Coefficient inside Vertical Smooth Tube Condensers

Abstract

In that study, condensation of R134a refrigerant vapor inside a smooth and vertical tube is investigated experimentally. Results presented in this paper is a part of experimental and theoretical studies about condensation of R134a vapor inside smooth and helical micro-fin tubes under different operating conditions such as inclination angle, saturation pressure and mass flux. Condensation of refrigerants inside smooth and helical micro-fin tubes is dependent on so many different parameters. For that reason, experimental studies are very important to determine heat transfer characteristics and to check the validity of correlations. Outside diameter of the test section that used in this study is 9.52 mm and its length is 1m. To condense more amount of matter and to provide laminar liquid film flow, experimental tests were carried out for the mass flux range of 30-40 kg/m2s with saturation pressure of 5.8-5.9 bar. In that way, effects of temperature difference between saturated vapor and tube wall, vapor quality change on condensation heat transfer can be exposed clearly. Obtained results showed that average Nusselt number decreases as temperature difference between saturated vapor and tube wall or vapor quality change increase. It is found that local Nusselt number decreases throughout the test tube. In addition to this, most widely used condensation heat transfer coefficient correlations for condensation in smooth tubes were analyzed through the experimental data. Best fit was obtained with Akers et. al. (1959) correlation with an absolute mean deviation of %14.8. Besides that, obtained experimental data was compared with classical Nusselt condensation model. This model predicted average Nusselt number with % 35 absolute mean deviation

Keywords

• R134a, Condensation, heat transfer coefficient, Nusselt number