Radyatör Hava Kanallarında Tam Gelişmiş Akış ve Isı Transferinin İncelenmesi

Abstract

Otomotiv sektöründe kullanılmakta olan radyatörlerin daha az yer işgal etmesini sağlamak için son zamanlarda farklı kesitlere haiz küçük hava kanalarının kullanımına ağırlık verilmiştir. Bu kanallarda gerek hidrodinamik gerek termal giriş bölgesinin toplam kanal boyuna oranı oldukça küçüktür. Kanal içerisindeki akış laminer rejimde gerçekleşmekte olup hem hidrodinamik hem de termal yönden tam gelişmiş kabul edilmesi uygundur. Radyatörlerde dörtgen, üçgen, altıgen, sinüzoit, elipsoit, paraboloit gibi muhtelif kesitli hava akış kanalları kullanılmakla birlikte köşeleri keskin olmayan sinüzoit, elipsoit ve paraboloit kesitli kanalların imalatı ve ısı transferi özellikleri avantajlı görülmektedir. Bu araştırmada kesiti paraboloit, ikizkenar üçgen, dik üçgen ve sinüzoit olan hava kanallarındaki konveksiyon ısı transferi sabit ısı akısı şartı ile incelenmiştir. Momentum ve enerji denklemlerinin sayısal çözümü için uygun olmayan kanal kesitleri, uygun transformasyonlar kullanılarak dikdörtgen veya kare şeklinde düzgün sayısal çözüm alanlarına dönüştürülmüştür. Hava kanallarının farklı yükseklik/genişlik oranları için hal çalışmaları yapılarak Nusselt sayısı ve Darcy sürtünme faktörü ile Reynolds sayısının ilişkisi (Poiseuille sayısı) belirlenmiştir. Belirlenen bu sayılar literatürde bulunan yakın geometrideki kanallar için verilen değerler ile kıyaslanarak doğruluğu teyit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Tam gelişmiş akış, sabit ısı akısı, parabolik hava kanalı, üçgen hava kanalı, sinüzoit hava kanalı.

Keywords

• Tam gelişmiş akış, sabit ısı akısı, parabolik hava kanalı, üçgen hava kanalı, sinüzoit hava kanalı

The Investigation of Fully Developed Flow and Heat Transfer in Radiator Air Channels

Abstract

In automotive sector, in order to reduce the space occupied by engine radiators, the use of micro air channels with different cross-sections has been intensified. In these channels both; the hydrodynamic entry-length and the thermal entry-length are small enough compared to the total length of the channel. The flow in the channel occurs in laminar regime and it is plausible to assume it to be hydro-dynamically and thermally fully developed flow. In radiators, despite that several air channels with different cross-sections such as; tetragon, triangle, hexagon, sinusoid, parabola etc. are used, the channels with no sharp corners have advantages from manufacturing point of view and heat transfer point of view. In this study, the convective heat transfer in parabolic, elliptic, sinusoidal and triangular cross-sectioned air channels has been investigated under the condition of constant heat flux. By using appropriate transformations, the solution domains of the momentum and energy equations, which are irregular for numerical solution, were transformed to regular domains like rectangle or square. By conducting case studies for different aspect ratios of air channels, Nusselt number, and the relations between Darcy friction factor and Reynolds number (Poiseuille number) have been determined. The accuracy of the Nusselt number and Poiseuille number were confirmed by comparing with the literature values given for other channels similar to parabolic channels.

Keywords

• Fully developed flow, constant heat flux, parabolic air channel, triangular air channel, sinusoidal air channel