Malzeme Cinsi Farklı Boruların Zamana Bağlı Basınç Düşümlerinin Deneysel Ölçülmesi, Sayısal Analizi Ve Anova Analizi Kullanılarak Sınıflandırılması

Yıl 2020, Cilt: 8 Sayı: 4, 783 - 797, 29.12.2020

Ahmet Beyzade Demirpolat , Erdem Alıç

https://doi.org/10.29109/gujsc.771660

Öz

Bu çalışmada malzeme cinsi farklı borularda gerçekleşen iç akışdaki basınç değişimleri deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Çalışmamız için 2000 mm uzunluğunda 5 farklı malzemeden üretilmiş borular kullanılmıştır. Akışkan debisi değiştirilerek farklı Reynolds sayıları elde edilmiştir. Reynold sayısının değişimi ile boru boyunca basınç değişimi deneysel olarak gözlemlenmiştir. Akışın debi değişim aralıkları, sabit hacimli bir su deposunun dolum süreleri değiştirilerek ayarlanmıştır. Kurulan deney setinin 3B modeli SOLIDWORKS 2018’de oluşturulmuş olup nümerik modeli için ANSYS FLUENT 18.1 sayısal analiz programı kullanılmıştır. Alüminyum pürüzsüz boru için elde edilen deneysel veriler, nümerik analiz ile %1’den daha az hata ile modellenmiştir. Deney seti sayısal analiz ile doğrulanmıştır. Bu deney seti üzerine diğer borular monte edilerek boru boyunca ve zamana bağlı basınç değişimleri deneysel olarak gözlemlenmiştir. Akış hızı ve basınç ölçüm aralıklarının uygunluğu, sınıflandırılmanın doğruluğu ANOVA tekniği analiz metodu ile desteklenmiştir. Sonuç olarak, uygun akış değişimi, boru çapı aralıkları ve boru malzemesi sınıflandırmaları literatüre katkı olarak sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Anova,, Ansys Fluent,, Basınç,, Borular,, Reynold,

Destekleyen Kurum

Fırat üniversitesi

Proje Numarası

FUBAP MF.11.18.

Kaynakça

• [1] Sparrow, A.J.P., Tong, J.C.K., Bettenhausen,D.W.,2010. Internal flows which transist from turbulent through intermittent to laminar. International Journal of Thermal Sciences. 49. 256–263
• [2] Çengel,Y., Cimbala,A.JM., 2008. Akışkanlar Mekaniği Temelleri ve Uygulamaları. Birinci baskıdan çeviri. İzmir:Güven Kitabevi.
• [3] White. F. M.,2003. Fluid Mechanics. 5th ed. New York: McGraw-Hill.
• [4] Colebrook, CF.,1939. “Turbulent Flow in Pipes. with Particular Reference to the Transition between the Smooth and Rough Pipe Laws.” Journal of the Institute of Civil Engineers London. 11. pp. 133–156.
• [5] Moody. L. F.. “Friction Factors for Pipe Flows.” Transactions of the ASME 66 (1944). pp. 671–684.
• [6] Bhatti, M. S. and Shah. R. K.,1987. “Turbulent and Transition Flow Convective Heat Transfer in Ducts.” In Handbook of Single-Phase Convective Heat Transfer. ed. S. Kakaç. R. K. Shah. and W. Aung. New York:Wiley Interscience. [7] Fang X., Xu L., Chen Y.,Chen W.,2019. Correlations for friction factor of turbulent pipe flow under supercritical pressure:Review and a new correlation. Progress in Nuclear Energy https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2019.103085
• [8] Abushammala O., Hreiz R., Lemaître C., Favre E.,2019. Laminar flow friction factor in highly curved helical pipes: numerical investigation, predictive correlation and experimental validation using a 3D-printed model. Chemical Engineering Science https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.07.018.
• [9] Avci, A., Karagoz, I.,2019. A new explicit friction factor formula for laminar,transition and turbulent flows in smooth and rough pipes. European Journal of Mechanics / B Fluids 78. 182–187.
• [10] Heralda, M., Binghama, Z., Santosb, R., Ruggles, A.,2018. Simulated time-dependent data to estimate uncertainty in fluid flow measurements. Nuclear Engineering and Design https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2018.07.005
• [11] Pereiraa,C.E.G., da Cruza, G.A., Filhoa,L.P., Justinoa,L.R., Paraisoa,E.C.H., Rochab,J.M., Calçadaa,L.A., Scheida, C.M.,2019. Experimental analysis of pressure drop in the flow of Newtonian fluid in coiled tubing. Journal of Petroleum Science and Engineering. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.04.082
• [12] Naidek, B.P., Kashiwakura,L.Y., Alves, R.A., Bassani, L.C., Stel,H., Morales.R.E.M.,2017. Experimental analysis of horizontal liquid-gas slug flow pressure drop in d-type corrugated pipes. Experimental Thermal and Fluid Science 81. 234–243.
• [13] Yanga,Y., Guoa,J.,Renb,B., Zhanga, S., Xionga,R., Zhanga,D., Caob,C., Liaob,Z., Zhanga,S., Fu, S.,2018. Oil-Water flow patterns, holdups and frictional pressure gradients in a vertical pipe under high temperature/pressure conditions. Experimental Thermal and Fluid Science. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2018.09.013
• [14] ARSLAN, G., YAMAN,K., Farklı boylarda sarmal şerit yerleştirilmiş eğimli boru içi akışta ısıl ve hidrodinamik performansının deneysel incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi Cilt 33, Sayı 3. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416405.
• [15] GÜL,H., EVİN D., 2007. Titreşim Yapan Borularda Isi Transferinin Deneysel Olarak İncelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. Cilt 22, Sayı 3.
• [16] Lyu, Y., Liu,W., Chow,T., Su,H., Qi,X., 2019. Pipe-work optimization of water flow window. Renewable Energy 139.136e146.
• [17] M. S. Shah, J. B. Joshi, A. S. Kalsi, C. S. R. Prasad, and D. S. Shukla, “Analysis of flow through an orifice meter: CFD simulation,” Chemical Engineering Science, vol. 71, pp. 300–309, 2012.
• [18] M. K. Roul and S. K. Dash, “Single-Phase and Two-Phase Flow Through Thin and Thick Orifices in Horizontal Pipes,” Journal of Fluids Engineering, vol. 134, no. 9, Aug. 2012.
• [19] A. S. Yadav and J. L. Bhagoria, “Heat transfer and fluid flow analysis of an artificially roughened solar air heater: A CFD based investigation,” Frontiers in Energy, vol. 8, no. 2, pp. 201–211, 2014.
• [20] ŞAHİN, Haci Mehmet; DAL, Ali Riza; ÖZKAYA, Medine. İç İçe Borulu Yay Tip Türbülatörlü Bir Isı Değiştiricisinin RNG k-ε Türbülans Modeli ile Sayısal Analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 8.1: 64-78, 2020
• [21] KARYEYEN, Serhat; İLBAŞ, Mustafa. Oksitleyiciye su buharı ilavesinin kok fırını gazı yanma davranışlarına olan etkisinin sayısal olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6.2: 319-335, 2018.
• [22] K. Sönmez, A. Kaya, and M. S. Kamer, “FarkliKesi̇Geni̇şlemeli Geometri̇leri̇n Kli̇ma Santralleriİ çi̇n Tasarlanan Bi̇r Anemostat Ti̇p Di̇füzörlü Boş Hücredeki̇ Aki Etki̇si̇ni̇n Sayisal Olarak İncelenmesi̇,” Selcuk University Journal of Engineering ,Science and Technology, vol. 6, no. 4, pp. 694–711, 2018.
• [23] S. M. Salim, M. Ariff, and S. C. Cheah, “Wall y + approach for dealing with turbulent flows over a wall mounted cube,” Progress in Computational Fluid Dynamics, vol. 10, no. 5–6, pp. 341–351, 2010.
• [24] S. M. Salim, “Wall y + Approach for Dealing with Pollutant Concentration Prediction in 2D Street Canyons 7 th International Conference on Computational Heat and Mass Transfer,” no. January, 2011.
• [25] X. Hao, P. Xu, H. Suo, and L. Guo, “Numerical investigation of flow and heat transfer of supercritical water in the water-cooled wall tube,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 148, p. 119084, 2020.
• [26] X. Ting, S. A. Miedema, and C. Xiuhan, “Comparative analysis between CFD model and DHLLDV model in fully-suspended slurry flow,” Ocean Engineering, vol. 181, no. April, pp. 29–42, 2019.
• [27] A. Fluent, “ANSYS fluent theory guide 15.0,” ANSYS, Canonsburg, PA, 2013.
• [28] Ratnam,C., Vikram,K.A., Ben,B.S., and Murthy,B.S.N.,2016. “Process monitoring and effects of process parameters on responses in turn-milling operations based on SN ratio and ANOVA,” Measurement, vol. 94, pp. 221–232.
• [29] Chakraborty,S., Chowdhury,R.,2016. Modelling uncertainty in incompressible flow simulation using Galerkin based generalized ANOVA, Computer Physics Communications, Volume 208, 2016, Pages 73-91, ISSN 0010-4655, http://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2016.08.003.