Bir Otomobil Radyatörünün Isı Transfer Performansının Deneysel Olarak İncelenmesi

Nowadays automobile technology, internal combustion engine is frequently used and this engines can be reached high tempature in working process. High temperatures cause thermal stresses in the engine parts and decrease the operating performance of the engine or even cause it to fail completely. Therefore, it is very important to cool the engine parts that reach high temperatures to safe operating temperatures. This cooling process usually takes place by cooling an intermediate fluid by means of a fan in the radiator and circulating it in the channels inside the engine block. An interal combustion engine’s cooling system consist of many different component and one of the most important component that will affect the efficient operation of the radiator used. It is directly proportional to increasing the cooling performance of the cooling system by increasing the heat transfer performance of automobile radiators. For this purpose, within the scope of this study, an experimental setup representing the operation of an automobile radiator has been established and experiments have been carried out for different operating parameters. Experiments were repeated by changing the volumetric flow rate of the water entering the cross flow heat exchanger selected as the radiator in the range of 420-1250 l/h, the inlet temperature in the range of 45-65 °C and the cooling fan air volumetric flow rate in the range of 0.2761-0.5272 m3/s. Through the data obtained from the experiments, the Nusselt number of the flow in the radiator, the heat transfer coefficient, etc. values and the cooling performance of the radiator was experimentally examined. As a result, it was determined that the increase in the air speed, the increase in the inlet water flow rate and the increase in the inlet water temperature to the heat exchanger had a positive effect on the Nusselt number and the heat transfer coefficient, thereby increasing the heat transfer from the radiator.

Günümüz otomotiv teknolojisinde sıklıkla kullanılan içten yanmalı motorlar çalışma anında yüksek sıcaklıklara ulaşabilmektedir. Yüksek sıcaklıklar, motor parçalarında termal gerilmelere sebep olmakta ve motorun çalışma performansını düşürmekte hatta tamamen çalışmamasına sebep olabilmektedir. Dolayısıyla yüksek sıcaklıklara ulaşan motor parçalarının emniyetli çalışma sıcaklıklarına kadar soğutulması büyük önem arz etmektedir. Bu soğutma işlemi, genellikle bir aracı akışkanın, radyatörde bir fan aracılığı ile soğutulması ve motor bloğu içinde bulunan kanalların içerisinde dolaştırılması ile gerçekleşmektedir. Bir motorun soğutma sistemi birçok farklı elemandan oluşmakla beraber, sistemin performansını etkileyecek en önemli faktörlerden biride kullanılan radyatörün verimli çalışmasıdır. Otomobil radyatörlerinin ısı transfer performansının artırılması ile, soğutma sisteminin soğutma performansının artırılabilmesi doğru orantılıdır. Bu amaçla, bu çalışma kapsamında, bir otomobil radyatörünün çalışmasını temsil eden bir deney düzeneği kurulmuş olup, farklı çalışma parametreleri için deneyler yapılmıştır. Radyatör olarak seçilen çapraz akışlı ısı esanjörüne giren suyun debisi 420-1250 l/h aralığında, giriş sıcaklığı 45-65 °C aralığında ve soğutucu fan hava debisi ise 0,2761-0,5272 m3/s aralığında değiştirilerek deneyler tekrarlanmıştır. Deneylerden elde edilen veriler aracılığı ile radyatör içerisindeki akışın Nusselt sayısı, ısı taşınım katsayısı vb. değerleri belirlenerek, radyatörün soğutma performansı deneysel olarak irdelenmiştir. Sonuç olarak, hava hızı artışının, giren su debisi artışının ve esanjöre giriş su sıcaklığındaki artışın, Nusselt sayısı ve ısı taşınım katsayısında olumlu bir etki yaptığı, dolayısıyla radyatörden gerçekleşen ısı transferini artırdığı belirlenmiştir.