Yıl 2019, Cilt 8 , Sayı 1, Sayfalar 251 - 260 2019-03-12

Düz tüp içerisinde burulmuş şerit kullanarak ısı geçişinin iyileştirilmesi
Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube

İbrahim Halil YILMAZ [1] , Taha Tuna GÖKSU [2]


Tüp içerisinde ilave parça kullanımı, hidrolik kayıp zafiyeti pahasına taşınım ısı geçişi katsayısını arttırmak için kullanılan tekniklerden biridir. İlave parça geometrisinin ve akış koşullarının güçlü bir işlevi olan bu müşterek etki, toplam sistem performansını iyileştirmek için ayrıntılı şekilde analiz edilmelidir. Bu çalışma, ısıtma/soğutma elemanı kompaktlığının önemli olduğu soğutma uygulamalarında sıkça kullanılan düz tüpe (13 mm çaplı ve 1200 mm uzunluğunda) burulmuş şerit ilavesi akabinde termo-hidrolik özelliklerinin analizi için sayısal bir araştırma sunmaktadır. Burma oranının termo-hidrolik performans üzerindeki etkisi, soğutma uygulamalarının genelinin çalıştığı 5.025−14.871 Reynolds sayısı aralığında incelenmiştir. Benzetim sonuçlarının doğrulanması deneye dayalı Dittus-Boelter denklemi ile karşılaştırılmış (düz tüp için) ve iyi bir uyum elde edilmiştir. Sonuçlar, 6−9 arası burma oranındaki değişimin belirtilen çalışma koşullarında düz tüpe göre sürtünme faktörünü ve Nusselt sayısını sırasıyla %197−245, %180−220, %163−189 ve %156−179 ve %32−54, %28−46, %28−33 ve %28−33 arttırdığını göstermektedir. Hidrodinamik kuvvetlere karşı ısı geçiş miktarının artırılmasının ölçütü olan performans değerlendirme ölçütü, burma oranı artışına bağlı olarak 0.90−1.02, 0.89−1.00, 0.91−0.96 ve 0.92−0.96 arasında değişmiştir. Performans değerlendirme ölçütündeki maksimum artış, en düşük Reynolds sayısı ve burma oranında elde edilmiştir. Performans değerlendirme ölçütü Reynolds sayısının artışıyla azalmakta ancak burma oranı arttırılarak yükseltilebilmektedir. 

The use of insert within a tube is one of the techniques enhancing the convective heat transfer coefficient at the expense of hydraulic loss penalty. This mutual effect which is a strong function of insert geometry and flow conditions is to be analyzed in detail to improve the overall system performance. This study presents a numerical investigation for analyzing the thermo-hydraulic characteristics of twisted tape insert in a plain tube (with a 13-mm-diameter and 1200-mm-long) which is widely used in refrigeration applications where the compactness of heating/cooling element is significant. The effect of twist ratio on the thermo-hydraulic performance was conducted for the Reynolds number range of 5,025−14,871 where most of refrigeration applications are operated in. The verification of the simulation results was compared to Dittus-Boelter empirical equation (for the plain tube case) and good agreement was obtained. Results indicate that the variation of the twist ratio between 6−9 increases the friction factor and Nusselt number 197−245%, 180−220%, 163−189% and 156−179%, and 32−54%, 28−46%, 28−33% and 28−33% relative to the plain tube case, respectively for the specified operating conditions. The performance evaluation criteria, which are measure of enhancing heat transfer against hydrodynamic forces, changed between 0.90−1.02, 0.89−1.00, 0.91−0.96 and 0.92−0.96 based on the twist ratio rise. The maximum enhancement in the performance evaluation criteria was obtained at the lowest Reynolds number and twist ratio. The performance evaluation criteria lower with increasing Reynolds number but can be increased by increasing the twist ratio.

  • Mwesigye A, Yılmaz İH, Meyer JP. 2018. Numerical analysis of the thermal and thermodynamic performance of a parabolic trough solar collector using SWCNTs-Therminol® VP-1 nanofluid. Renewable Energy 119:844-62
  • Yılmaz İH, Mwesigye A. 2018. Modeling, simulation and performance analysis of parabolic trough solar collectors: A comprehensive review. Applied Energy 225:135-74
  • Naphon P. 2006. Heat transfer and pressure drop in the horizontal double pipes with and without twisted tape insert. International Communications in Heat and Mass Transfer 33:166-75
  • Jaisankar S, Radhakrishnan T, Sheeba K. 2009. Experimental studies on heat transfer and friction factor characteristics of forced circulation solar water heater system fitted with helical twisted tapes. Solar Energy 83:1943-52
  • Man C, Lv X, Hu J, Sun P, Tang Y. 2017. Experimental study on effect of heat transfer enhancement for single-phase forced convective flow with twisted tape inserts. International Journal of Heat and Mass Transfer 106:877-83
  • Eiamsa-Ard S, Promvonge P. 2010. Performance assessment in a heat exchanger tube with alternate clockwise and counter-clockwise twisted-tape inserts. International Journal of Heat and Mass Transfer 53:1364-72
  • He Y, Liu L, Li P, Ma L. 2018. Experimental study on heat transfer enhancement characteristics of tube with cross hollow twisted tape inserts. Applied Thermal Engineering 131:743-9
  • Bharadwaj P, Khondge A, Date A. 2009. Heat transfer and pressure drop in a spirally grooved tube with twisted tape insert. International Journal of Heat and Mass Transfer 52:1938-44
  • Hong Y, Du J, Wang S. 2017. Experimental heat transfer and flow characteristics in a spiral grooved tube with overlapped large/small twin twisted tapes. International Journal of Heat and Mass Transfer 106:1178-90
  • Kanizawa FT, Mogaji TS, Ribatski G. 2014. Evaluation of the heat transfer enhancement and pressure drop penalty during flow boiling inside tubes containing twisted tape insert. Applied Thermal Engineering 70:328-40
  • Murugesan P, Mayilsamy K, Suresh S, Srinivasan P. 2011. Heat transfer and pressure drop characteristics in a circular tube fitted with and without V-cut twisted tape insert. International Communications in Heat and Mass Transfer 38:329-34
  • Wang L, Sunden B. 2002. Performance comparison of some tube inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer 29:45-56
  • Eiamsa-Ard S, Nivesrangsan P, Chokphoemphun S, Promvonge P. 2010. Influence of combined non-uniform wire coil and twisted tape inserts on thermal performance characteristics. International Communications in Heat and Mass Transfer 37:850-6
  • Eiamsa-Ard S, Thianpong C, Eiamsa-Ard P. 2010. Turbulent heat transfer enhancement by counter/co-swirling flow in a tube fitted with twin twisted tapes. Experimental Thermal and Fluid Science 34:53-62
  • Bhuiya M, Sayem A, Islam M, Chowdhury M, Shahabuddin M. 2014. Performance assessment in a heat exchanger tube fitted with double counter twisted tape inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer 50:25-33
  • Bhuiya M, Chowdhury M, Shahabuddin M, Saha M, Memon L. 2013. Thermal characteristics in a heat exchanger tube fitted with triple twisted tape inserts. International Communications in Heat and Mass Transfer 48:124-32
  • Man C, Yao J, Wang C. 2016. The experimental study on the heat transfer and friction factor characteristics in tube with a new kind of twisted tape insert. International Communications in Heat and Mass Transfer 75:124-9
Birincil Dil en
Konular Fen
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Orcid: 0000-0001-7840-9162
Yazar: İbrahim Halil YILMAZ (Sorumlu Yazar)
Kurum: ADANA SCIENCE AND TECHNOLOGY UNIVERSITY
Ülke: Turkey


Yazar: Taha Tuna GÖKSU
Kurum: MUS ALPARSLAN UNIVERSITY
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 12 Mart 2019

Bibtex @araştırma makalesi { bitlisfen462169, journal = {Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi}, issn = {2147-3129}, eissn = {2147-3188}, address = {}, publisher = {Bitlis Eren Üniversitesi}, year = {2019}, volume = {8}, pages = {251 - 260}, doi = {10.17798/bitlisfen.462169}, title = {Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube}, key = {cite}, author = {YILMAZ, İbrahim Halil and GÖKSU, Taha Tuna} }
APA YILMAZ, İ , GÖKSU, T . (2019). Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi , 8 (1) , 251-260 . DOI: 10.17798/bitlisfen.462169
MLA YILMAZ, İ , GÖKSU, T . "Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 8 (2019 ): 251-260 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/bitlisfen/issue/43819/462169>
Chicago YILMAZ, İ , GÖKSU, T . "Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 8 (2019 ): 251-260
RIS TY - JOUR T1 - Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube AU - İbrahim Halil YILMAZ , Taha Tuna GÖKSU Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.17798/bitlisfen.462169 DO - 10.17798/bitlisfen.462169 T2 - Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 251 EP - 260 VL - 8 IS - 1 SN - 2147-3129-2147-3188 M3 - doi: 10.17798/bitlisfen.462169 UR - https://doi.org/10.17798/bitlisfen.462169 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube %A İbrahim Halil YILMAZ , Taha Tuna GÖKSU %T Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube %D 2019 %J Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi %P 2147-3129-2147-3188 %V 8 %N 1 %R doi: 10.17798/bitlisfen.462169 %U 10.17798/bitlisfen.462169
ISNAD YILMAZ, İbrahim Halil , GÖKSU, Taha Tuna . "Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 8 / 1 (Mart 2019): 251-260 . https://doi.org/10.17798/bitlisfen.462169
AMA YILMAZ İ , GÖKSU T . Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2019; 8(1): 251-260.
Vancouver YILMAZ İ , GÖKSU T . Enhancement of heat transfer using twisted tape insert in a plain tube. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2019; 8(1): 260-251.