Eğrisel Yakınsayan Halkalar Yerleştirilmiş Bir Boru İçinde Sayısal Isı Geçişi ve Türbülanslı Akış

Yıl 2013, Cilt: 33 Sayı: 1, 111 - 118, 01.03.2013

Nihal Ugurlubılek

Öz

Bu çalışmada, akış yönünde yüzeyi eğrisel olarak yakınsayan halkaların yerleştirildiği bir boruda ısı geçişi, sürtünme ve ısıl verim sayısal olarak araştırılmıştır. p/D = 1, 2 and 3 olarak üç farklı adım oranı incelenmiştir. Re sayısı 5000 -20000 aralığındadır. Akışkan havadır (Pr=0.7). Korunum denklemleri Simple algoritması ve Standard k–ε türbülans modeli kullanarak Fluent programıyla çözülmüştür. Sayısal çalışmanın doğruluğunu test etmek için halkalar yerleştirilmiş düz boru için elde edilen sayısal sonuçlar açık kaynaklarda sunulan deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Nusselt sayısı, sürtünme faktörü ve ısıl verim Reynolds sayısı ve adım oranına bağlı olarak sunulmuştur. Çalışılan durumların ısıl verim sonuçları konik halkalarla ilgili sunulmuş deneysel çalışmaların sonuçlarıyla da karşılaştırılmıştır.Sonuç olarak; ortalama Nusselt sayısı ve sürtünme faktörünün tüm adımlar için aynı pompa gücündeki düz borudaki akıştan sırasıyla %68- 109 ve %412-635 daha fazla olduğu bulunmuştur. %7.5’luk en iyi iyileşme Re=5000 ve p/D = 1 için elde edilmiştir. Adım oranlarının p/D = 2 and 3 olduğu durumlar yalnızca Re<10000 için termodinamik olarak avantajlıdır

Anahtar Kelimeler

Isı transferi, İyileşme, Türbülanslı akış, Halkalar, Sayısal

Numerical Heat Transfer and Turbulent Flow in a Circular Tube Fitted with Curvilinear Converging Rings

Öz

In this study; heat transfer, friction factor and thermal performance factor characteristics are numerically investigated in a plain tube inserted the curvilinear converging rings (CCRs). Three different pitch ratios are considered as p/D = 1, 2 and 3. The study is conducted in the range of Reynolds number 5000 -20000. Air is accepted as the working fluid (Pr=0.7). The governing equations are solved using the Simple algorithm and Standard k–ε turbulence model with Fluent 6.1.22 programme. To validate the applied numerical method, the results obtained from the plain tube with CCRs are compared with the empirical results presented in literature. The values of Nusselt number, friction factor and thermal performance factor for the plain tube with CCRs are presented depending on Reynolds number and pitch ratios studied. The thermal performance results for the studied cases are also compared with results given in previous studies related to the conical rings. Consequently, the average Nusselt number and friction factor for all the pitch ratios are found to be about 68- 109 % and 412-635 % over the plain tube at the same pumping power, respectively. The best enhancement of 7.5 % was obtained for Re = 5000 and p/D = 1. The cases of p/D = 2 and 3 are thermodynamically advantageous only for Re<10000

Anahtar Kelimeler

Heat transfer, Enhancement, Turbulent flow, Rings, Numerical