Plakalı ve İç İçe Borulu İki Farklı Tip Isı Değiştiricinin Enerji ve Ekserji Analizi

In this study, the energy and exergy analyses of plate and double-pipe heat exchangers were experimentally investigated under parallel flow conditions at different hot fluid flow rates (400 l/h, 500 l/h, 600 l/h) and a constant cold fluid flow rate (300 l/h). According to the experimental results, as the hot fluid flow rate increased, the outlet temperature of the cold fluid also increased in both heat exchangers. Based on the exergy analysis, increasing the hot fluid flow rate raised the exergy of both the hot and cold fluids exiting the heat exchangers. In the plate heat exchanger, for a hot fluid flow rate of 400 l/h, the exergy at the hot fluid outlet was 62.12 W, while at 600 l/h, it increased to 79.22 W. Under the same conditions, the exergy in the double-pipe heat exchanger rose from 81.35 W at 400 l/h to 119.68 W at 600 l/h. In the energy efficiency analysis, a significant increase in the first law efficiency of both heat exchangers was observed as the hot fluid flow rate increased. When the hot fluid flow rate reached 600 l/h, the effectiveness of the double-pipe heat exchanger reached 91%, while the plate heat exchanger reached 96%. However, exergy efficiencies were found to be lower compared to energy efficiencies. At a hot fluid flow rate of 400 l/h, the exergy efficiency of the double-pipe heat exchanger was 44.4%, while it was determined to be 41.25% in the plate heat exchanger. In the study, significant differences were observed between energy and exergy efficiencies. It was found that in engineering applications, system analyses should be conducted not only in terms of energy but also from an exergy perspective.

Bu çalışmada, plakalı ve iç içe borulu ısı değiştiricilerinin enerji ve ekserji analizleri, farklı sıcak akışkan debilerinde (400 l/h, 500 l/h, 600 l/h) ve sabit soğuk akışkan debisinde (300 l/h) paralel akış koşulları altında deneysel olarak incelenmiştir. Deney sonuçlarına göre, sıcak akışkan debisi arttıkça her iki ısı değiştiricide de soğuk akışkanın çıkış sıcaklığı artmıştır. Ekserji analizine göre, sıcak akışkan debisinin artması, her iki ısı değiştiriciden çıkan sıcak ve soğuk akışkanların ekserjilerini artırmıştır. 400 l/h sıcak akışkan debisinde plakalı ısı değiştiricide sıcak akışkanın çıkış ekserjisi 62.12 W iken, 600 l/h debide bu değer 79.22 W'a çıkmıştır. Aynı koşullarda iç içe borulu ısı değiştiricisinin ekserjisi de 400 l/h debisinde 81.35 W iken, 600 l/h debide 119.68 W'a yükselmiştir. Enerji verimliliği analizinde, sıcak akışkanın debisinin artırılmasıyla her iki ısı değiştiricinin birinci yasa verimliliğinde önemli bir artış gözlemlenmiştir. Sıcak akışkan debisi 600 l/h'e çıkarıldığında, iç içe borulu ısı değiştiricinin etkinliği %91'e ulaşırken, plakalı ısı değiştiricinin etkinliği %96'ya çıkmıştır. Ancak, ekserji verimlilikleri, enerji verimliliklerine kıyasla daha düşük bulunmuştur. İç içe borulu ısı değiştiricinin 400 l/h sıcak akışkan debisinde %44.4 olan ekserji verimi, plakalı ısı değiştiricide %41.25 olarak tespit edilmiştir. Yapılan çalışmada enerji ve ekserji verimleri arasında önemli farklar olduğu gözlenmiştir. Mühendislik uygulamalarında sistem analizlerinde enerji analizlerinin yanında ekserji açısından dan da analizlerin yapılması gerektiği görülmüştür.