Dairesel Bir Boruda Kullanılan Boyuna Dalgalı Kanatçıkların Isı Transferine Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Abstract

Boruların dış yüzeyine yerleştirilen kanatçıklar ısı transferini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu çalışmada, boyuna dalgalı kanatçıkların ısı transferine etkisini araştırmak amacıyla içerisinden ısı transfer akışkanı olarak suyun aktığı dairesel bir borunun üç boyutlu akış analizi gerçekleştirilmiştir. Dairesel boruda 1 mm kalınlığa sahip 18 adet boyuna düz ve boyuna dalgalı bakır kanatçıklar kullanılmıştır. Kanatçık tipine göre kütlesel debiyle ısı transferinin değişimini incelemek için 0,1 kg s-1, 0,14 kg s-1, 0,18 kg s-1 ve 0,22 kg s-1 olmak üzere dört farklı kütlesel debi kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, boyuna dalgalı kanatçıkların boyuna düz kanatçıklara kıyasla ısı transferini en düşük %8, en yüksek %11 oranında arttırdığı gözlemlenmiştir.

Keywords

• Akış analizi
• boyuna dalgalı kanatçık
• ısı transferi

A Numerical Investigation into the Effect of Longitudinal Wavy Fins Used in a Circular Pipe on Heat Transfer

Abstract

The fins placed on the outer surface of the pipes significantly affect heat transfer. In this study, in order to investigate the effect of longitudinal wavy fins on heat transfer, a three dimensional flow analysis of a circular pipe through which water flows as a heat transfer fluid was performed. In the circular pipe, 18 pieces of longitudinal straight and longitudinal wavy copper fins with a thickness of 1 mm were used. Four different mass flow rates, 0.1 kg s-1, 0.14 kg s-1, 0.18 kg s-1 and 0.22 kg s-1, were used to examine the change of heat transfer with mass flow rate according to the fin type. According to the results, it was observed that longitudinal wavy fins increased heat transfer by a minimum of 8% and a maximum of 11% compared to longitudinal straight fins.

Keywords

• Longitudinal wavy fin
• heat transfer
• flow analysis

References

1. Abdulateef, A. M., Mat, S., Sopian, K., Abdulateef, J., Gitan, A. A., 2017. Experimental and computational study of melting phase-change material in a triplex tube heat exchanger with longitudinal/triangular fins. Solar Energy, 155: 142-153.
2. Bayram, G., Şahin, A. Ş., 2014. Plakalı ısı eşanjöründe farklı soğutkanlar kullanılarak iki farklı soğutma sisteminin deneysel analizi. SDÜ Yekarum e-Dergi, 2(2): 20-25.
3. Buyruk, E., Karabulut, K., 2017. Plakalı kanatçıklı ısı değiştiricilerde kanat açısının ısı transferine olan etkisinin üç boyutlu sayısal olarak incelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(1): 49-62.
4. Cüce, E., 2020. Boyuna uzatılmış yüzeylerde dikdörtgensel oyukların ısı atımına etkisi: bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20: 931-940.
5. Hosseini, M. J., Ranjbar, A. A., Rahimi, M., Bahrampoury, R., 2015. Experimental and numerical evaluation of longitudinally finned latent heat thermal storage systems. Energy and Buildings, 99: 263-272.
6. Incropera, F. P., Dewitt, D. P., Derbentli, T., 2010. Isı ve kütle geçişinin temelleri. Literatür yayınları.
7. Işık, E., Tuğan, V., 2018. Al2O3-Su nanoakışkanının ısı transfer performansının dairesel bir boruda numerik olarak incelenmesi. International Conference on Innovative Engineering Applications, Sivas, 20-22 Eylül 2018, 735-743.
8. Işık, E , Tuğan, V . (2017). The Calculation of the Optimum Wall Thickness for Heat Isolation in The Provinces of Tunceli, Hakkâri, and Kars . International Journal of Pure and Applied Sciences , 3 (2) , 50-57

9. Kazemi, M., Hosseini, M. J., Ranjbar, A. A., Bahrampoury, R., 2018. Improvement of longitudinal fins configuration in latent heat storage systems. Renewable Energy, 116: 447-457.
10. Koca, T., Budak, S. A., 2021. Kanatçıklı iç borulu dikey ısı değiştiricilerinde ısı transferi ve basınç düşümü analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 11(1): 62-72.
11. Kumar, R., Verma, P., 2020. An experimental and numerical study on effect of longitudinal finned tube eccentric configuration on melting behavior of lauric acid in a horizontal tube-in-shell storage unit. Journal of Energy Storage, 30: 101396.
12. Maakoul, A. E., Feddi, K., Saadeddine, S., Abdellah, A. B., Metoui, M. E., 2020. Performance enhancement of finned annulus using surface interruptions in double-pipe heat exchangers. Energy Conversion and Management, 210: 112710.
13. Özdemir, O , Kahraman, G . (2020). Hidrolik Santrallerde Kavitasyon Olayının Neden Olduğu Arızalar ve Çözüm Yöntemleri . International Journal of Pure and Applied Sciences , 6 (2) , 169-178 .
14. 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.
15. Zhang, S., Pu, L., Xu, L., Liu, R., Li, Y., 2020. Melting performance analysis of phase change materials in different finned thermal energy storage. Applied Thermal Engineering, 176: 115425