Su Kanalı İçerisinde Isıtılmış Dairesel Bir Silindir Çevresinde Sıcaklık Ölçüm Sistemi Tasarımı

Öz

Bu çalışmada, dairesel bir silindir etrafındaki ısı transferinin incelenebilmesi için tasarlanmış bir sıcaklık ölçüm sistemi ele alınmıştır. Çalışmada, alüminyum bir silindir içerisine yerleştirilen elektrikli rezistans vasıtasıyla silindir yüzeyinde sabit sıcaklık elde etmek için bir sıcaklık ölçüm sistemi tasarlanmış ve ilk ölçümlerin değerlendirilebilmesi amacıyla farklı Reynolds (Re) sayıları için silindir etrafındaki sıcaklık değişimleri incelenmiştir. Açık su kanalı içerisinde yapılan deneylerdeki sıcaklık ölçümlerinin anlık izlenebilmesi, kontrolü ve kayıt altına alınabilmesi için bir Merkezi Kontrol ve Veri Toplama Sistemi (SCADA) sistemi kurulmuş, ölçümlerin doğruluğu için gerekli kalibrasyonlar yapılmış ve ölçüm sistem bileşenlerinin belirsizlikleri hesaplanmıştır. Yapılan deneylerden elde edilen veriler sonucunda, tasarlanan sıcaklık ölçüm sisteminin sorunsuz bir şekilde çalıştığı görülmüştür. Farklı Re sayılarında yapılan deneylerden, sıcaklıkların akışa bağlı olarak silindir çevresi boyunca değişim gösterdiği ayrıca Re sayısının artması ile silindir çevresindeki sıcaklığın düştüğü görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Isıtılmış silindir
• Açık su kanalı
• Sıcaklık ölçümü
• Isı transferi

Design of a System for Temperature Measurement Around a Heated Circular Cylinder in a Water Channel

Öz

In this study, a temperature measurement system designed to investigate the heat transfer around a circular cylinder was considered. In the study, a temperature measurement system was designed to obtain a constant temperature on the cylinder surface by means of an electrical resistance placed in an aluminum cylinder, and the change of temperature around the cylinder was investigated for different Reynolds (Re) numbers within the scope of the evaluation of the first measurements. A Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) system was established in order to instantly monitor, control and record the temperature measurements in the experiments carried out in the open water channel, the necessary calibrations were made for the accuracy of the measurements and the uncertainties of the measurement system components were calculated. As a result of the data obtained from the experiments, it has been seen that the designed temperature measurement system works without any problems. From the experiments conducted with different Re numbers, it was observed that the temperatures varied along the circumference of the cylinder depending on the flow and the temperature around the cylinder decreases with the increase of Re number.

Anahtar Kelimeler

• Heated cylinder
• Open water channel
• Temperature measurement
• Heat transfer

Kaynakça

1. 1. Cebula, A., Taler, J., Ocłoń, P., 2018. Heat Flux and Temperature Determination in a Cylindrical Element with the Use of Finite Volume Finite Element Method. International Journal of Thermal Sciences, 127, 142-157.
2. 2. Liptak, B.G., 2002. Instrument Engineers Handbook, 3rd ed. CRC Press.
3. 3. Govinder, K., Slabber, J.F., Meyer, J.P., 2020. External Surface Temperature Measurements for the Heat Transfer Analysis of Internally Heated Cylindrical Clad-tubes Subjected to External Forced Convection Bulk Water Coolant Thermal-hydraulic Conditions. Nuclear Engineering and Design, 368, 110779.
4. 4. Li, Y., Zhang, Z., Zhao, C., Hao, X., Dong, N., Yin, W., Pang, Z., 2020. Laser Based Method for Dynamic Calibration of Thermocouples. Applied Thermal Engineering, 174, 115276.
5. 5. Tsutsui, T., Igarashi, T., 2006. Heat Transfer Enhancement of a Circular Cylinder. Journal of Heat Transfer, 128(3), 226-233.
6. 6. Gau, C., Wu, J.M., Liang, C.Y., 1999. Heat Transfer Enhancement and Vortex Flow Structure Over a Heated Cylinder Oscillating in the Crossflow Direction. Journal of Heat Transfer, 121, 789-795.
7. 7. Euler, M., Zhou, R., Hochgreb, S., Dreizler, A., 2014. Temperature Measurements of the Bluff Body Surface of a Swirl Burner Using Phosphor Thermometry. Combustion and Flame, 161(11), 2842-2848.
8. 8. Yan, W., Panahi, A., Levendis, Y.A., 2020. Spectral Emissivity and Temperature of Heated Surfaces Based on Spectrometry and Digital Thermal Imaging-validation with Thermocouple Temperature Measurements. Experimental Thermal and Fluid Science, 112, 110017.

9. 9. Ghorbani-Tari, Z., Chen, Y., Liu, Y., 2017. End- wall Heat Transfer of a Rectangular Bluff Body at Different Heights: Temperature-sensitive Paint Measurement and Computational Fluid Dynamics. Applied Thermal Engineering, 122, 697-705.
10. 10. Tsutsui, T., Igarashi, T., Nakamura, H., 2001. Drag Reduction and Heat Transfer Enhancement of a Square Prism. JSME International Journal Series B Fluids and Thermal Engineering, 44(4), 575-583.
11. 11. Saydam, D.B., 2020. Aktif Akış Kontrol Tekniği Uygulanan Bir Silindir Etrafında Sıcaklık ve Hız Dağılımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 185, Osmaniye.
12. 12. Çengel, Y.A., Cimbala, J.M., Engin, T., 2012. Akışkanlar Mekaniği: Temelleri ve Uygulamaları, Güven Kitabevi.