Research Article
BibTex RIS Cite

Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi

Year 2018, Volume: 21 Issue: 1, 13 - 17, 31.03.2018
https://doi.org/10.2339/politeknik.389249

Abstract

Bu çalışmada
eriyik tuz kullanılan bir gövde borulu ısı değiştiricisinin ısı transfer
performansı bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) programıyla analiz
edilmiştir. Bu çalışma literatürde yapılan bir deneyi doğrulamak için
gerçekleştirilmiştir. Ticari bir HAD programı olan ANSYS Fluent 14.5 sürümü bu
çalışmada kullanılmıştır. Eriyik tuz ısı değiştiricisine farklı sıcaklık
aralıklarında (360 ˚C – 400 ˚C) ve farklı debilerde (0,48 – 1,87 m3/h)
girmektedir. Elde edilen sayısal sonuçlar ile literatürden seçilen çalışmadaki
deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır ve iyi bir uyum sağlandığı görülmüştür.
Bu çalışmada geliştirilen sayısal HAD modeli ileriki çalışmalarda
kullanılabilecektir. 

References

  • [1] Wei X., Peng Q., Ding J., Yang X., Yang J.P., Long B., “Theoretical study on thermal stability of molten salt for solar thermal power”, Appl. Therm. Eng., 54: 140–144, (2013).
  • [2] Pacio J., Singer C., Wetzel T., Uhlig R., “Thermodynamic evaluation of liquid metals as heat transfer fluids in concentrated solar power plants”, Appl. Therm. Eng., 60: 295-302, (2013).
  • [3] Rovira A., Montes M.J., Varela F., Gil M., “Comparison of heat transfer fluid and direct steam generation technologies for integrated solar combined cycles”, Appl. Therm. Eng., 52: 264-274 (2013).
  • [4] Mussard M., Nydal,O.J., “Comparison of oil and aluminum-based heat storage charged with a small-scale solar parabolic trough”, Appl. Therm. Eng., 58: 146-154, (2013).
  • [5] Kearney D., Kelly B., Herrmann U., “Engineering aspects of a molten salt heat transfer fluid in a trough solar field”, Energy, 29: 861–864, (2004).
  • [6] Sohal M.S., Sabharwall P., Calderoni P., “Conceptual Design of Forced Convection Molten Salt Heat Transfer Testing Loop”, INL/EXT-10-19908, 6–10, (2010).
  • [7] Olivares R.I., “The thermal stability of molten nitrite/nitrates salt for solar thermal energy storage in different atmospheres”, Sol. Energy, 86: 2576–2583, (2012).
  • [8] Wang Y.J., . Liu Q.B, Lei L.J., Jin H.G., “A three-dimensional simulation of a parabolic trough solar collector system using molten salt as heat transfer fluid”, Appl. Therm. Eng., 70: 462–476 (2014).
  • [9] Cordaro JG, Rubin NC, Bradshaw RW., “Multicomponent molten salt mixtures based on nitrate/nitrite anions”, J Sol Energy Eng-Trans ASME, 133: 011014, (2011).
  • [10] Barlev D, Vidu R, Stroeve P., “Innovation in concentrated solar power”, Sol Energy Mater Sol Cells, 95: 2703–25, (2011).
  • [11] Ruegamer T., Kamp H., Kuckelkorn T., Schiel W., Weinrebe G., Nava P., Riffelmann K.J., “Molten Salt for Parabolic Trough Applications: System Simulation and Scale Effects”, Energy Procedia, 00: 000–000, (2013).
  • [12] Zhang HL, Baeyens J, Degreve J, Caceres G., “Concentrated solar power plants: review and design methodology”, Renew Sustain Energy Rev., 22: 466–81 (2013).
  • [13] Pacheco J.E., Showalter S.K., Kolb W.J., “Development of a Molten-Salt Thermocline Thermal Storage System for Parabolic Trough Plants”, J. Sol. Energy Eng., 124(2): 153-159, (2002).
  • [14] Zalba B., Marin J.M., Cabeza L. F., Mehling H., “Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications”, Applied Thermal Eng., 23: 251–283,(2003).
  • [15] Sieder E.N., Tate G.E., “Heat transfer and pressure drop of liquids in tubes”, Ind. Eng. Chem., 28: 1429-1435, (1936).
  • [16] Gnielinski V., “New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow”, Int. Chem. Eng., 16: 359-367, (1976).
  • [17] Petukhov B.S., “Heat transfer and friction in turbulent pipe flow with variable physical properties”, Advances in Heat Transfer, 6: 503-565, (1970).
  • [18] Y. Zhen, S.V. Garimella, “Thermal analysis of solar thermal energy storage in a molten-salt thermocline”, Sol. Energy, 88: 974-985, (2011).
  • [19] Xu C., Wang Z.F., He Y.L., Li X., Bai F.W., “Sensitivity analysis of the numerical study on the thermal performance of a packed-bed molten salt thermocline thermal storage system”, Appl. Energy, 92: 65-75, (2011).
  • [20] Hoffman H.W., Lones J., “Fused Salt Heat Transfer, Part II: Forced Convection Heat Transfer in Circular Tubes Containing NaF–KF–LiF Eutectic”, ORNL-1777, (1955).
  • [21] Hoffman H.W., Cohen S.I., “Fused Salt Heat Transfer, Part III: Forced Convection Heat Transfer in Circular Tubes Containing the Salt Mixture NaNO2–KNO3–NaNO3”, ORNL-2433, (1960).
  • [22] Kakaç S., Liu H., “Heat Exchangers Selection, Rating and Thermal Design”, Second edition, CRC Press, USA, (2002).
  • [23] He, S., Lu, J., Ding, J., Yu, T., Yuan, Y. “Convective heat transfer of molten salt outside the tube bundle of heat exchanger”, Experimental Thermal and Fluid Science, 59: 9-14, (2014).
  • [24] White, F.M.. “Akışkanlar Mekaniği”, (çev. K. Kırkköprü, E. Ayder) Literatür Yayınevi (Eserin orjinali 1979’da yayımlandı), Birinci Baskı, Türkiye, (2004).
  • [25] Bergman T.L., Incropera F. P., DeWitt D.P., Lavine A.S. “Fundamentals of Heat and Mass Transfer”, Seventh edition, Wiley, USA, (2011).

Analysis with Computational Fluid Dynamics Software of a Shell-and-Tube Heat Exchanger Using Molten Salt as Heat Transfer Fluid

Year 2018, Volume: 21 Issue: 1, 13 - 17, 31.03.2018
https://doi.org/10.2339/politeknik.389249

Abstract

In this present
study, heat transfer performance of a shell and tube heat exchanger used molten
salt is analyzed by a computational fluid dynamic (CFD) programing. The model
is prepared regard as a literature study that includes experimental results for
validation. ANSYS 14.5 numerical package software is used in the solution of
cases. The special heat transfer fluid, molten salt is used as fluid material
that has been used between 360 ˚C – 400 ˚C and 0,48 – 1,87 m3/h. The numerical
results are compared with experimental results in literature and a good
conformity has been achieved with considering limited numerical errors. In this
study may be used in future studies developed numerical CFD models.

References

  • [1] Wei X., Peng Q., Ding J., Yang X., Yang J.P., Long B., “Theoretical study on thermal stability of molten salt for solar thermal power”, Appl. Therm. Eng., 54: 140–144, (2013).
  • [2] Pacio J., Singer C., Wetzel T., Uhlig R., “Thermodynamic evaluation of liquid metals as heat transfer fluids in concentrated solar power plants”, Appl. Therm. Eng., 60: 295-302, (2013).
  • [3] Rovira A., Montes M.J., Varela F., Gil M., “Comparison of heat transfer fluid and direct steam generation technologies for integrated solar combined cycles”, Appl. Therm. Eng., 52: 264-274 (2013).
  • [4] Mussard M., Nydal,O.J., “Comparison of oil and aluminum-based heat storage charged with a small-scale solar parabolic trough”, Appl. Therm. Eng., 58: 146-154, (2013).
  • [5] Kearney D., Kelly B., Herrmann U., “Engineering aspects of a molten salt heat transfer fluid in a trough solar field”, Energy, 29: 861–864, (2004).
  • [6] Sohal M.S., Sabharwall P., Calderoni P., “Conceptual Design of Forced Convection Molten Salt Heat Transfer Testing Loop”, INL/EXT-10-19908, 6–10, (2010).
  • [7] Olivares R.I., “The thermal stability of molten nitrite/nitrates salt for solar thermal energy storage in different atmospheres”, Sol. Energy, 86: 2576–2583, (2012).
  • [8] Wang Y.J., . Liu Q.B, Lei L.J., Jin H.G., “A three-dimensional simulation of a parabolic trough solar collector system using molten salt as heat transfer fluid”, Appl. Therm. Eng., 70: 462–476 (2014).
  • [9] Cordaro JG, Rubin NC, Bradshaw RW., “Multicomponent molten salt mixtures based on nitrate/nitrite anions”, J Sol Energy Eng-Trans ASME, 133: 011014, (2011).
  • [10] Barlev D, Vidu R, Stroeve P., “Innovation in concentrated solar power”, Sol Energy Mater Sol Cells, 95: 2703–25, (2011).
  • [11] Ruegamer T., Kamp H., Kuckelkorn T., Schiel W., Weinrebe G., Nava P., Riffelmann K.J., “Molten Salt for Parabolic Trough Applications: System Simulation and Scale Effects”, Energy Procedia, 00: 000–000, (2013).
  • [12] Zhang HL, Baeyens J, Degreve J, Caceres G., “Concentrated solar power plants: review and design methodology”, Renew Sustain Energy Rev., 22: 466–81 (2013).
  • [13] Pacheco J.E., Showalter S.K., Kolb W.J., “Development of a Molten-Salt Thermocline Thermal Storage System for Parabolic Trough Plants”, J. Sol. Energy Eng., 124(2): 153-159, (2002).
  • [14] Zalba B., Marin J.M., Cabeza L. F., Mehling H., “Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications”, Applied Thermal Eng., 23: 251–283,(2003).
  • [15] Sieder E.N., Tate G.E., “Heat transfer and pressure drop of liquids in tubes”, Ind. Eng. Chem., 28: 1429-1435, (1936).
  • [16] Gnielinski V., “New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow”, Int. Chem. Eng., 16: 359-367, (1976).
  • [17] Petukhov B.S., “Heat transfer and friction in turbulent pipe flow with variable physical properties”, Advances in Heat Transfer, 6: 503-565, (1970).
  • [18] Y. Zhen, S.V. Garimella, “Thermal analysis of solar thermal energy storage in a molten-salt thermocline”, Sol. Energy, 88: 974-985, (2011).
  • [19] Xu C., Wang Z.F., He Y.L., Li X., Bai F.W., “Sensitivity analysis of the numerical study on the thermal performance of a packed-bed molten salt thermocline thermal storage system”, Appl. Energy, 92: 65-75, (2011).
  • [20] Hoffman H.W., Lones J., “Fused Salt Heat Transfer, Part II: Forced Convection Heat Transfer in Circular Tubes Containing NaF–KF–LiF Eutectic”, ORNL-1777, (1955).
  • [21] Hoffman H.W., Cohen S.I., “Fused Salt Heat Transfer, Part III: Forced Convection Heat Transfer in Circular Tubes Containing the Salt Mixture NaNO2–KNO3–NaNO3”, ORNL-2433, (1960).
  • [22] Kakaç S., Liu H., “Heat Exchangers Selection, Rating and Thermal Design”, Second edition, CRC Press, USA, (2002).
  • [23] He, S., Lu, J., Ding, J., Yu, T., Yuan, Y. “Convective heat transfer of molten salt outside the tube bundle of heat exchanger”, Experimental Thermal and Fluid Science, 59: 9-14, (2014).
  • [24] White, F.M.. “Akışkanlar Mekaniği”, (çev. K. Kırkköprü, E. Ayder) Literatür Yayınevi (Eserin orjinali 1979’da yayımlandı), Birinci Baskı, Türkiye, (2004).
  • [25] Bergman T.L., Incropera F. P., DeWitt D.P., Lavine A.S. “Fundamentals of Heat and Mass Transfer”, Seventh edition, Wiley, USA, (2011).
There are 25 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Research Article
Authors

Mustafa Söyler

Mustafa Aktaş This is me

Publication Date March 31, 2018
Submission Date October 31, 2016
Published in Issue Year 2018 Volume: 21 Issue: 1

Cite

APA Söyler, M., & Aktaş, M. (2018). Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi. Politeknik Dergisi, 21(1), 13-17. https://doi.org/10.2339/politeknik.389249
AMA Söyler M, Aktaş M. Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi. Politeknik Dergisi. March 2018;21(1):13-17. doi:10.2339/politeknik.389249
Chicago Söyler, Mustafa, and Mustafa Aktaş. “Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı Ile Analizi”. Politeknik Dergisi 21, no. 1 (March 2018): 13-17. https://doi.org/10.2339/politeknik.389249.
EndNote Söyler M, Aktaş M (March 1, 2018) Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi. Politeknik Dergisi 21 1 13–17.
IEEE M. Söyler and M. Aktaş, “Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi”, Politeknik Dergisi, vol. 21, no. 1, pp. 13–17, 2018, doi: 10.2339/politeknik.389249.
ISNAD Söyler, Mustafa - Aktaş, Mustafa. “Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı Ile Analizi”. Politeknik Dergisi 21/1 (March 2018), 13-17. https://doi.org/10.2339/politeknik.389249.
JAMA Söyler M, Aktaş M. Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi. Politeknik Dergisi. 2018;21:13–17.
MLA Söyler, Mustafa and Mustafa Aktaş. “Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı Ile Analizi”. Politeknik Dergisi, vol. 21, no. 1, 2018, pp. 13-17, doi:10.2339/politeknik.389249.
Vancouver Söyler M, Aktaş M. Isı Transferi Akışkanı Olarak Eriyik Tuz Kullanılan Bir Gövde Boru Tipi Isı Değiştiricisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Analizi. Politeknik Dergisi. 2018;21(1):13-7.