SÜRDÜREBİLİRLİĞİ SAĞLAMAK AMACIYLA ANKASTRE FIRINLARDA ISIL VERİMLİLİK ARTIRMA

Increasing the thermal efficiency of built-in ovens is crucial due to rising energy costs and the current energy crisis. This study, both experimental and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were conducted to improve the energy efficiency of an existing oven with internal dimensions of 610 x 545 x 579 mm, resulting in a volume of 72 L, which can accommodate productions of different sizes. While temperatures were measured as the comparative parameter for the outer sheets and internal regions of the oven during experiments, in the CFD simulation, heat power of the resistors, ambient conditions (P_s = 101235 Pa), temperature (T_o = 22 °C), material densities, thermal conductivities, specific heat values, and emissivity coefficients for surfaces with enamel coatings were defined to conduct studies on heat transfer through conduction, radiation, and convection. In the CFD simulation, the k-ε Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) turbulence model was selected, and within the validated mesh structure, it was determined that there was a maximum difference of 1.02% between the central temperature values of the experiment and CFD, and a maximum difference of 8.56% around the oven sheet surfaces and cooling fan, with a difference of under 15% in all areas except for 4 zones in the glass area. Improvement studies conducted with different Fan Protection Sheet designs resulted in an energy saving of 40 Wh with the use of aluminum-coated glass wool insulation instead of glass wool, yielding a total energy saving of 131 Wh when all improvements were applied to reach A+ level.

Ev tipi ankastre fırınlar günlük yaşantıda sıkça kullanılan mutfak ekipmanlarıdır. Bu ekipmanların ısıl verimliliğinin artırılması, enerji maliyetlerinin yükseldiği ve enerji krizinin yaşandığı günümüz Dünya’sında kritik öneme sahiptir. Farklı boyutlarda üretimleri gerçekleştirilebilen fırınların bu çalışma kapsamında 610 x 545 x 579 mm boyutlarında iç hacmi 72 L olan mevcut bir fırının enerji verimliliğinin iyileştirilmesi hem deneysel hem de Solidworks Flow Simulation (SWFS) ticari yazılımı kullanılarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) sayısal çalışması gerçekleştirilmiştir. Deneylerde fırın dış sacları ve iç bölgelerinden alınan sıcaklık değerleri karşılaştırma parametresi olarak ölçülürken HAD sayısal çalışmasında rezistansların ısı gücü, ortam koşulları (Ps = 101235 Pa), sıcaklığı (To = 22 °C), malzemelerin yoğunluğu, ısıl iletkenliği, özgül ısı değerleri ve emaye kaplamaların olan yüzeyler için emisivite katsayısı tanımlanarak iletim, ışınım ve taşınım ısı transferi çalışmaları yapılmıştır. HAD sayısal çalışmasında k-ε Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) türbülans modeli seçilmiş ve doğrulanan ağ yapısında Deney-HAD arasında merkez sıcaklık değerleri arasında %1,02 ve fırının sac yüzeyleri ve soğutma fanı etrafında en fazla %8,56 ve cam bölgesinde 3 bölge haricinde %9 altında fark olduğu tespit edilmiştir. Farklı fan koruma sacı (FKS) tasarımları ile yapılan iyileştirme çalışmalarında 40 Wh ve cam yünü yerine alüminyum kapmalı cam yünü yalıtım kullanımı ile 37 Wh enerji tasarrufu elde edildiği tespit edilmiştir. Çalışma kapsamında yapılan iyileştirmelerin hepsi uygulandığında 131 Wh enerji tasarrufu sağlanarak A+ seviyesine ulaşması sağlanmıştır.