Split klimalarda kullanılan ısı değiştiricilerinde kanatçık etkisinin sayısal analizi

Abstract

Bu çalışmada, gündelik hayatımızda en çok kullanılan iklimlendirme sistem uygulamalarından biri olan split klimalardaki ısı değiştiricileri ele alınmıştır. En yaygın kullanılan ısı değiştiricisi tipi ele alınmıştır. Oluşturulan matematiksel modelin doğrulaması yapılmıştır. Gerçek çalışma şartlarına en yakın koşullar altında inceleme yapılarak tasarım parametrelerinin ısıl kapasiteye ve sistem verimliliğine olan etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Tasarım parametreleri geniş bir çalışma alanına sahip olmakla birlikte, bu çalışma kapsamında; boru çapı, borular arası dikey/yatay mesafe, kanatlar arası boşluk ve kanat et kalınlığı değişimi durumları için inceleme yapılmıştır. Düz kanat borulu ısı değiştiricisi modelinde, laminar akış ve belirli sınır koşulları altında tasarımsal değişimlerin ısı transferi, basınç düşüşü ve akış hızı üzerindeki etkileri Sonlu Hacimler Metodu kullanılarak incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda bulunan Nusselt sayısı, taşınım katsayısına bağlı olarak gerçekleşen ısı transferi miktarına göre optimum tasarım parametreleri iyileştirme önerisi olarak sunulmuştur.

Keywords

• Split klima
• Isı değiştiricisi
• Kanatçık etkisi
• Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD)
• Sonlu hacimler metodu

References

1. Wang CC, Lee WS, Sheu WJ. “A comparative study of compact enhanced fin-and-tube heat exchangers”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 44(18), 3565-3573, 2001.
2. Yun JY, Lee KS. “Investigation of heat transfer characteristics on various kinds of fin-and-tube heat exchangers with interrupted surfaces”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 42, 2375-2385, 1999.
3. Tang LH, Zeng M, Wang QW. “Experimental and numerical investigation on air-side performance of fin-and-tube heat exchangers with various fin patterns”. Experimental Thermal and Fluid Science, 33, 818-827, 2009.
4. Wen MY, Ho CY. “Heat-transfer enhancement in fin-and-tube heat exchanger with improved fin design”. Applied Thermal Engineering, 29, 1050-1057, 2009.
5. Kim Y, Kim Y. “Heat transfer characteristics of flat plate finned-tube heat exchangers with large fin pitch”. International Journal of Refrigeration, 28, 851-858, 2005.
6. Rathod MK, Niyati KS, Prabhakaran P. “Performance evaluation of flat finned tube fin heat exchanger with different fin surfaces”. Applied Thermal Engineering, 27, 2131-2137, 2007.
7. Kumlutas D, Karadeniz ZH, Kuru F. “Investigation of flow and heat transfer for a split air conditioner indoor unit”. Applied Thermal Engineering, 51, 262-272, 2013.
8. Şahin HM, Dal AR, Baysal E. “3-D Numerical study on the correlation between variable inclined fin angles and thermal behavior in plate fin-tube heat exchanger”. Applied Thermal Engineering, 27, 1806-1816, 2007.

9. Erek A, Özerdem B, Bilir L, İlken Z. “Effect of geometrical parameters on heat transfer and pressure drop characteristics of plate fin and tube heat exchangers”. Applied Thermal Engineering, 25, 2421-2431, 2005.
10. Jang JY, Chen LK. “Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in a three-dimensional wavy-fin and tube heat exchanger”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 40(16), 3981-3990, 1997.
11. Choi JM, Kim Y, Lee M, Kim Y. “Air side heat transfer coefficients of discrete plate finned-tube heat exchangers with large fin pitch”. Applied Thermal Engineering, 30, 174-180, 2010.
12. Lee M, Kim Y, Lee H, Kim Y. “Air-side heat transfer characteristics of flat plate finned-tube heat exchangers with large fin pitches under frosting conditions”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 53, 2655-2661, 2010.
13. Jang JY, Wu MC, Chang WJ. “Numerical and experimental studies of three-dimensional plate-fin and tube heat exchangers”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 39(14), 3057-3066, 1996.
14. Bahirat S, Joshi PV. “CFD analysis of plate fin tube heat exchanger for various fin inclinations”. International Journal of Engineering Research and Applications, 4(8), 116-125, 2014.
15. Ghori MV, Kirar RK. “Numerical analysis of tube-fin heat exchanger using Fluent”. International Journal on Theoretical and Applied Research in Mechanical Engineering, 1(2), 37-44, 2012.
16. Liu N, Lai XL, Yan K, Zhang H. “Investigation of flow and heat transfer characteristics on different heat exchangers of air conditioner”. Applied Thermal Engineering, 103, 428-433, 2016.
17. Özer Ö, Kumlutas D. “Experimental investigation on cross flow fan’s casing parameters inside of a split air conditioner indoor unit by Stereo Particle Image Velocimetry”. Applied Thermal Engineering, 124, 1233-1246, 2017.
18. Bhuiyan AA, Amin MR, Naser J, Islam AKMS. “Effects of geometric parameters for wavy finned-tube heat exchanger in turbulent flow: a CFD modeling”. Frontiers in Heat and Mass Transfer, 6(5), 1-11, 2015.
19. Bacellar D, Aute V, Radermacher R. “CFD-based correlation development for air side performance of finned and finless tube heat exchangers with small diameter tubes”. 15th International Refrigeration and Air Conditioning Conference, West Lafayette, Indiana, USA, 14-17 July 2014,
20. Khudheyer AF, Mahmoud MS. “Numerical analysis of fin-tube plate heat exchanger by using CFD technique”. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 6(7), 1-12, 2011.
21. Čarija Z, Franković B. “Heat transfer analysis of flat and louvered fin and tube heat exchangers using CFD”. 6th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics (HEFAT2008), Pretoria, South Africa. 30 June-2 July 2008,
22. Manjunath SN, Reddy SSM, Kumar S. “Numerical investigation of automotive radiator louvered fin compact heat exchanger”. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 5(7), 1-14, 2014.
23. Wang CC, Chang YJ. “Sensible heat and friction characteristics of plate fin and tube heat exchangers having plane fins”. International Journal of Refrigeration, 19(4), 223-230, 1996.