Plakalı Kanatçıklı Isı Değiştiricilerde Kanat Açısının Isı Transferine Olan Etkisinin Üç Boyutlu Sayısal Olarak İncelenmesi

Yıl 2017, Cilt: 32 Sayı: 1, 49 - 62, 15.03.2017

Ertan Buyruk Koray Karabulut

https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.310051

Cited By: 4

Öz

Bu çalışmada, plakalı kanatçıklı ısı değiştiricilerde ısı transferini artırmak için birleşik (taşınım ve iletim) ısı transferi yaklaşımıyla 2 mm kanatçık yükseklikli 30o ve 60o kanatçık açılı ve akışa dik yatay yönde 10 mm ötelenmiş dikdörtgensel kanatçıkların ısı transferi potansiyeli ve basınç düşüşü sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal hesaplamalar, üç boyutlu Navier-Stokes ve enerji denkleminin FLUENT programı kullanılarak çözülmesiyle zamandan bağımsız olarak elde edilmiştir. Çalışma akışkanı olarak hava kullanılmıştır. Çalışma, Re= 400 için soğuk ve sıcak hava kanala giriş hızlarının sırasıyla 1,338 m/s ve 0,69 m/s, giriş sıcaklıklarının ise 27oC ve 327oC olarak alınmasıyla yapılmıştır. Sonuçlar soğuk akışkan sıcaklığının ters akış durumunda 30o kanatçık açılı kanalın çıkışında düz kanala göre %9 artırıldığını göstermektedir. Çalışmada, paralel ve ters akış şartlarında Reynolds sayısının farklı değerlerinin ve farklı kanatçık yükseklikleri ve kanatçık aralıklarının ısı transferi artışı üzerindeki etkisi ve ayrıca kanalın dış yüzeyinin soğuk ve sıcak akışkan taraflarındaki sıcaklık dağılımları da 30o ve 60o kanatçık açıları için incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Plakalı ısı değiştirici, Sayısal ısı transferi

Kaynakça

• 1. Sunden, B., 1999. Heat Transfer and Fluid Flow in Rib-Roughened Rectangular Ducts, Heat Transfer Enhancement of Heat Exchangers, (Ed.) S. Kakac, Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 355, 123-140.
• 2. Tauscher, R., Mayinger, F., 1999. Heat Transfer Enchancement in a Plate Heat Exchanger with Rib-Roughened Surfaces, Heat Transfer Enhancement of Heat Exchangers, (Ed.) S. Kakac, Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 355, 207-221.
• 3. Lee, C. K., Abdel-Moneim, S. A., 2001. Computational Analysis of Heat Transfer in Turbulent Flow Past a Horizontal Surface with Two-Dimensional Ribs, Int. Comm. Heat Mass Transfer, 28 (2), 161-170.
• 4. Acharya, S., Dutta, S., Myrum, T.A., Baker R.S., 1993. Periodically Developed Flow and Heat Transfer in a Ribbed Duct, Int. J. Heat Mass Transfer, 36 (8), 2069-2082.
• 5. Liou T.M., Chang, Y., Hwang, D.W., 1990. Experimental and Computational Study of Turbulent Flows in a Channel with Two Pairs of Turbulence Promoters in Tandem, ASME J. Fluids Eng., 112 (3), 302-310.
• 6. Liou, T. M., Hwang, J. J., 1992. Developing Heat Transfer and Friction in a Ribbed Rectangular Duct with Flow Separation at Inlet, ASME J. Fluids Eng., 114 (3), 565-573.
• 7. Kaya, D., Buyruk, E., Can, A., Fertelli, A., 2007. Numerical Study of Heat Transfer Characteristics of Extended Surfaces, Strojarstvo, 49 (2), 137-144.
• 8. Buyruk, E., Karabulut, K., Karabulut, O. O., 2013. Three-Dimensional Numerical Investigation of Heat Transfer for Plate Fin Heat Exchangers, Heat and Mass Transfer, 49 (6), 817-826.
• 9. Buyruk, E., Karabulut, K., 2013. Numerical Investigation into Heat Transfer for Three-Dimensional Plate Fin Heat Exchangers with Fins Placed Perpendicular to Flow, Transactions of Famena, 37 (2), 87-102.
• 10. Buyruk, E., Karabulut, K., 2015. Numerical Study of Heat Transfer Enhancement and Flow Characteristics of Three-Dimensional Plate Fin Heat Exchangers, Heat Transfer Research, 46 (9), 819-837.
• 11. Ganzarolli, M. M., Alternani, C. A. C., 2010. Optimum Fin Spacing and Thickness of a Finned Heat Exchanger Plate, Heat Transfer Engineering, 31 (1), 25-32.
• 12. Wang, Y. Q., Dong, Q. W., Liu, M. S., Wang, D., 2009. Numerical Study on Plate Fin Heat Exchangers with Plain Fins and Serrated Fins at Low Reynolds Number, Chem. Eng. &Tec., 32 (8), 1219-1226.
• 13. Wen, J., Yang, H., Tong, X., Li, K., Wang, S., Li, Y., 2016. Optimization Investigation on Configuration Parameters of Serrated Fin in Plate-Fin Heat Exchanger Using Genetic Algorithm, Int. J. Thermal Sciences, 101, 116-125.
• 14. Masliyah, J. H., Nandakumar, K., 1976. Heat Transfer in Internally Finned Tubes, Trans. ASME J. Heat Transfer, 98 (2), 257-261.
• 15. Gupta, M., Kasana, K. S., Vasudevan, R., 2009. A Numerical Study of the Effect of Flow Structure and Heat Transfer of a Rectangular Winglet Pair in a Plate Fin Heat Exchangers, J. Mech. Eng. Science, 223 (9), 2109-2215.
• 16. Salehi, S., Afshin, H., Farhanieh, B., 2015. Numerical Investigation of the Inlet Baffle, Header Geometry and Triangular Fins Effects on Plate-Fin Heat Exchangers Performance, Heat Transfer Engineering, 36 (16), 1397-1408.
• 17. Zhu, Y. H., Li, Y. Z., 2008. Three Dimensional Numerical Investigation on the Laminar Flow and Heat Transfer in Four Basic Fins of Plate Fin Heat Exchangers, Trans. ASME J. Heat Transfer, 130, 1-8.
• 18. Dixit, A., Patil, K., 2015. Heat Transfer Characteristics of Grooved Fin Under Forced Convection, Heat Transfer Engineering, 36 (16), 1409-1416.
• 19. Wasewar, K.L., Hargunai, S., Atluri, P., Kumar, N., 2007. CFD Simulation of Flow Distribution in the Header of Plate Fin Heat Exchangers, Chem. Eng. & Tech., 30 (10), 1340-1346.
• 20. FLUENT User’s Guide, 2003. Fluent Inc. Lebanon, NH.
• 21. Kayatas, N., Ilbas, M., 2005. İç İçe Borulu Model Bir Isı Değiştiricisinde Isı Transferinin İyileştirilmesinin Sayısal Olarak İncelenmesi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21 (1-2), 128-139.