Search

Gövde borulu ısı değiştirgeçleri endüstri’de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Boru içerisindeki akış teorisi literatürde yerine oturmuş durumda olmasına rağmen gövde borulu ısı değiştirgeçleri farklı tüp ayarlamaları ve bu tüplere gelen öngörülemez ısıl sınır koşulları yüzünden incelenmelidir. Bu çalışmada, 7 adet paralel boruya sahip gövde borulu bir ısı değiştirgeci deiyonize su kullanılarak deneysel olarak incelenmiştir. Geçiş bölgesini yakalamak adına Reynolds sayısı 1000-5100 aralığındadır. Isı değiştirgecinin ısıl karakteristiğini belirlemek üzere Wilson-plot yöntemi kullanılmıştır. İlk alınan ısıl sonuçlar literatürle uyumlu iken, basınç sonuçları geleneksel sürtünme faktörlerin ile karşılaştırıldığında olağandan yüksek çıkmıştır. Isı değiştirgecinin karakteristiğini daha iyi belirlemek adına hem deiyonize su ile hem de nanoakışkan ile çalışmalara devam edilecektir., Shell and tube heat exchangers are widely used in industry. Although flow in tubes theory is established in literature, shell and tube heat exchangers should be investigated due to the bundle of tubes with different configurations and unpredicted thermal boundary conditions subjected on them. In this study, a shell and tube heat exchanger with 7 inner parallel tubes experimentally investigated using deionized water. Reynolds number is ranged between 1000-5100 to capture transition regime. Wilson-plot method is considered to evaluate thermal characteristics of Heat Exchanger. Initial thermal results showed good agreement with literature while pressure data highly overestimated conventional friction factor values. Further studies will be conducted with both deionized water and nanofluid to determine Heat Exchanger characteristics.

Gövde borulu ısı değiştirgeçleri endüstri’de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Boru içerisindeki akış teorisi literatürde yerine oturmuş durumda olmasına rağmen gövde borulu ısı değiştirgeçleri farklı tüp ayarlamaları ve bu tüplere gelen öngörülemez ısıl sınır koşulları yüzünden incelenmelidir. Bu çalışmada, 7 adet paralel boruya sahip gövde borulu bir ısı değiştirgeci deiyonize su kullanılarak deneysel olarak incelenmiştir. Geçiş bölgesini yakalamak adına Reynolds sayısı 1000-5100 aralığındadır. Isı değiştirgecinin ısıl karakteristiğini belirlemek üzere Wilson-plot yöntemi kullanılmıştır. İlk alınan ısıl sonuçlar literatürle uyumlu iken, basınç sonuçları geleneksel sürtünme faktörlerin ile karşılaştırıldığında olağandan yüksek çıkmıştır. Isı değiştirgecinin karakteristiğini daha iyi belirlemek adına hem deiyonize su ile hem de nanoakışkan ile çalışmalara devam edilecektir., Shell and tube heat exchangers are widely used in industry. Although flow in tubes theory is established in literature, shell and tube heat exchangers should be investigated due to the bundle of tubes with different configurations and unpredicted thermal boundary conditions subjected on them. In this study, a shell and tube heat exchanger with 7 inner parallel tubes experimentally investigated using deionized water. Reynolds number is ranged between 1000-5100 to capture transition regime. Wilson-plot method is considered to evaluate thermal characteristics of Heat Exchanger. Initial thermal results showed good agreement with literature while pressure data highly overestimated conventional friction factor values. Further studies will be conducted with both deionized water and nanofluid to determine Heat Exchanger characteristics.

Since the term nanofluid has taken its place in the literature, nanoparticle suspensions have started to be thought to have a significant potential for heat transfer and the effects of nanoparticles on heat transfer have become an important research topic. In this study, the heat transfer under oscillatory flow condition of nanofluids is investigated experimentally. The experimental setup built is based on the principle that flow is generated by using a vibration generator between two reservoirs which are located on the upper and lower ends of the capillary tube bundle in the vertical direction. Nanofluids were prepared with various nanoparticles at different volumetric concentrations using deionized water as the base fluid. The effects of the prepared nanofluids on the heat transfer in various vibration amplitude and frequency values were investigated and compared with the deionized water's heat transfer performance under the same conditions. It has been observed that heat transfer varies linearly with the amplitude change in all experiments. In addition, while the heat transfer performance of the nanofluid containing alumina (Al2O3 - 45 nm) increased compared to the deionized water, a decrease in heat transfer was calculated in experiments made with nanofluids containing alumina (Al2O3 - 10 nm) and copper oxide (CuO - 25-55 nm)., Nanoakışkan teriminin literatürdeki yerini almasından itibaren nanoakışkanların ısı transferi açısından önemli bir potansiyele sahip olduğu düşünülmeye başlanmış ve nanoakışkanların ısı transferine etkileri önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Bu çalışmada nanoakışkanların titreşimli akış koşulunda ısı transferine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Oluşturulan deney düzeneği, dikey yöndeki kılcal boru demetinin alt ve üst tarafına yerleştirilen iki rezervuar arasında titreşim üreteci kullanarak akış oluşturulması prensibi ile çalışmaktadır. Temel akışkan olarak saf su kullanarak farklı nanoparçacıklar ile farklı hacimsel konsantrasyonlarda hazırlanan nanoakışkanların, çeşitli titreşim genliği ve frekansı değerlerinde ısı transferine etkileri incelenmiş ve saf suyun aynı koşullardaki ısı transferi performansı ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak yapılan tüm deneylerde, ısı transferinin genlik değişimi ile doğru orantılı olarak değişim gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca alumina (Al2O3 – 45 nm) içeren nanoakışkanın ısı transferi performansı saf suya göre artış gösterirken, alümina (Al2O3 – 10 nm) ve bakıroksit (CuO - 25-55 nm) içeren nanoakışkanlarla yapılan incelemelerde ısı transferinde bir azalma gözlemlenmiştir.

Since the term nanofluid has taken its place in the literature, nanoparticle suspensions have started to be thought to have a significant potential for heat transfer and the effects of nanoparticles on heat transfer have become an important research topic. In this study, the heat transfer under oscillatory flow condition of nanofluids is investigated experimentally. The experimental setup built is based on the principle that flow is generated by using a vibration generator between two reservoirs which are located on the upper and lower ends of the capillary tube bundle in the vertical direction. Nanofluids were prepared with various nanoparticles at different volumetric concentrations using deionized water as the base fluid. The effects of the prepared nanofluids on the heat transfer in various vibration amplitude and frequency values were investigated and compared with the deionized water's heat transfer performance under the same conditions. It has been observed that heat transfer varies linearly with the amplitude change in all experiments. In addition, while the heat transfer performance of the nanofluid containing alumina (Al2O3 - 45 nm) increased compared to the deionized water, a decrease in heat transfer was calculated in experiments made with nanofluids containing alumina (Al2O3 - 10 nm) and copper oxide (CuO - 25-55 nm)., Nanoakışkan teriminin literatürdeki yerini almasından itibaren nanoakışkanların ısı transferi açısından önemli bir potansiyele sahip olduğu düşünülmeye başlanmış ve nanoakışkanların ısı transferine etkileri önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Bu çalışmada nanoakışkanların titreşimli akış koşulunda ısı transferine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Oluşturulan deney düzeneği, dikey yöndeki kılcal boru demetinin alt ve üst tarafına yerleştirilen iki rezervuar arasında titreşim üreteci kullanarak akış oluşturulması prensibi ile çalışmaktadır. Temel akışkan olarak saf su kullanarak farklı nanoparçacıklar ile farklı hacimsel konsantrasyonlarda hazırlanan nanoakışkanların, çeşitli titreşim genliği ve frekansı değerlerinde ısı transferine etkileri incelenmiş ve saf suyun aynı koşullardaki ısı transferi performansı ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak yapılan tüm deneylerde, ısı transferinin genlik değişimi ile doğru orantılı olarak değişim gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca alumina (Al2O3 – 45 nm) içeren nanoakışkanın ısı transferi performansı saf suya göre artış gösterirken, alümina (Al2O3 – 10 nm) ve bakıroksit (CuO - 25-55 nm) içeren nanoakışkanlarla yapılan incelemelerde ısı transferinde bir azalma gözlemlenmiştir.

Effects of pulsating flow on convective heat transfer in a two-dimensional wavy passage are investigated numerically. Three channels with wavy walls and phase shift of ?=0o,90o and 180o between bottom and top walls are considered. Phase angle between walls is adjusted by moving the lower wall while the upper wall is kept stationary. Two-dimensional and unsteady form of Navier-Stokes and energy equations is utilizied in order to simulate the flow and temperature fields in the channels and solved by the ANSYS FLUENT commercial code utilizing SIMPLE algorithm. Simulations are performed for three different pulsating frequencies and two different oscillating amplitudes. In all cases the Reynolds number (Re=100) and Prandtl number (Pr=7,0) are kept constant. The results obtained demonstrate that oscillatory flow has strong effects on convective heat transfer. The channel geometry, oscillation frequency and amplitude significantly affect the flow pattern and temperature structure in the channel., Titreşimli akışın iki boyutlu ve dalgalı duvarlara sahip bir kanal içerisindeki taşınım ısı geçişine etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Alt ve üst duvar arasında faz farkı olan (?=0o, ?=90o ve ?=180o) üç farklı sinüs şekilli geometri kullanılmıştır. Bu faz farkları üst duvar sabit iken alt duvarın akış yönünde kaydırılması ile elde edilmiştir. Kanal içerisindeki akış ve sıcaklık alanlarını modellemek için iki boyutlu ve zamana bağlı Navier-Stokes ve enerji denklemleri kullanılmıştır ve SIMPLE algoritması tabanlı ticari bir program olan ANSYS FLUENT ile çözülmüştür. Titreşimli akışın frekansının ve genliğinin taşınım ısı geçişine olan etkilerini incelemek için üç farklı titreşim frekansı ve iki farklı titreşim genliğinde sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Bütün analizlerde Reynolds ve Prandtl sayıları sırasıyla 100 ve 7,0 olarak alınmıştır. Sonuçlar, titreşimli akışın ısı transferi üzerine önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Kanal geometrisi, titreşimli akışın frekansı ve genliği, akış ve sıcaklık alanlarını önemli ölçüde etkilemektedir.

Nowadays, with the development of technology, energy demand is increasing and using the energy more efficiently becomes important. Plate heat exchangers are widely used in many applications such as power plants, nuclear reactors, food, chemical industries and air conditioning systems. Because of wide application area, it is very important that plate heat exchangers must be very efficient and compact. In order to make them more efficient and compact, researchers pay attention to utilize nanofluids as a working fluid in plate heat exchangers, since their thermo physical properties are much better than the industrial fluids. Therefore, an experimental set-up is designed and constructed in TOBB ETU, Heat Exchangers Laboratory to test and investigate the effect of utilizing Al2O3/water nanofluids in plate heat exchangers. Experiments are performed with tap water at first, then they are repeated for two different Al2O3/water nanofluid concentrations (1% wt. and 0.5% wt.). For all experiments, flow rates are changing between 100-450 l/h. As a result of this study, correlation of Nusselt number and friction factor for all cases are developed and enhancement rates on heat transfer coefficient are obtained. Moreover, increase on pressure drop due to utilizing Al2O3/water nanofluids is investigated., Günümüzde teknolojinin gelişmesi ile birlikte enerji ihtiyacı giderek artmakta olup, enerjinin daha verimli bir şekilde kullanılması oldukça önemli hale gelmektedir. Isı değiştirgeçleri birçok alanda enerjinin aktarımında kullanılan temel cihazlardır ve sıcak ile soğuk akışkanlar arasında ısı transferini sağlarlar. Diğer ısı değiştirgeçlerinden daha kompakt bir tasarıma sahip olan plakalı ısı değiştirgeçlerinin daha verimli ve olduğundan daha kompakt hale getirmek için bir çok çalışma yapılmıştır. Bu çalışma alanlarından birisi de akışkan olarak ısıl iletkenliği daha iyi olan nanoakışkanların plakalı ısı değiştirgeçleri içerisinde kullanılmasının etkilerini incelemektir. Bu doğrultuda, plakalı bir ısı değiştirgeci içerisinde Al2O3/su nanoakışkanının termal ve hidrolik etkilerini incelemek adına TOBB ETÜ Isı Değiştigeçleri Laboratuvarında bir deney düzeneği kurulmuştur. Deneyler önce su ile gerçekleştirilmiş, ardından sıcak devrede kütlece %1'lik ve %0.5 olmak üzere iki farklı konsantrasyonda Al2O3/su nanoakışkanı için deneyler tekrarlanmıştır. Deneylerde debiler 100 – 450 l/sa arasında değişmektedir. Yapılan çalışmalar sonucunda her durum için Nusselt sayısı ve sürtünme katsayısı korelasyonları oluşturulmuş, ısı transferi katsayısındaki elde edilen iyileştirme oranları belirlenmiştir. Ayrıca basınç düşümündeki gözlenen artış incelenmiştir.

Effects of pulsating flow on convective heat transfer in a two-dimensional wavy passage are investigated numerically. Three channels with wavy walls and phase shift of ?=0o,90o and 180o between bottom and top walls are considered. Phase angle between walls is adjusted by moving the lower wall while the upper wall is kept stationary. Two-dimensional and unsteady form of Navier-Stokes and energy equations is utilizied in order to simulate the flow and temperature fields in the channels and solved by the ANSYS FLUENT commercial code utilizing SIMPLE algorithm. Simulations are performed for three different pulsating frequencies and two different oscillating amplitudes. In all cases the Reynolds number (Re=100) and Prandtl number (Pr=7,0) are kept constant. The results obtained demonstrate that oscillatory flow has strong effects on convective heat transfer. The channel geometry, oscillation frequency and amplitude significantly affect the flow pattern and temperature structure in the channel., Titreşimli akışın iki boyutlu ve dalgalı duvarlara sahip bir kanal içerisindeki taşınım ısı geçişine etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Alt ve üst duvar arasında faz farkı olan (?=0o, ?=90o ve ?=180o) üç farklı sinüs şekilli geometri kullanılmıştır. Bu faz farkları üst duvar sabit iken alt duvarın akış yönünde kaydırılması ile elde edilmiştir. Kanal içerisindeki akış ve sıcaklık alanlarını modellemek için iki boyutlu ve zamana bağlı Navier-Stokes ve enerji denklemleri kullanılmıştır ve SIMPLE algoritması tabanlı ticari bir program olan ANSYS FLUENT ile çözülmüştür. Titreşimli akışın frekansının ve genliğinin taşınım ısı geçişine olan etkilerini incelemek için üç farklı titreşim frekansı ve iki farklı titreşim genliğinde sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Bütün analizlerde Reynolds ve Prandtl sayıları sırasıyla 100 ve 7,0 olarak alınmıştır. Sonuçlar, titreşimli akışın ısı transferi üzerine önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Kanal geometrisi, titreşimli akışın frekansı ve genliği, akış ve sıcaklık alanlarını önemli ölçüde etkilemektedir.

Nowadays, with the development of technology, energy demand is increasing and using the energy more efficiently becomes important. Plate heat exchangers are widely used in many applications such as power plants, nuclear reactors, food, chemical industries and air conditioning systems. Because of wide application area, it is very important that plate heat exchangers must be very efficient and compact. In order to make them more efficient and compact, researchers pay attention to utilize nanofluids as a working fluid in plate heat exchangers, since their thermo physical properties are much better than the industrial fluids. Therefore, an experimental set-up is designed and constructed in TOBB ETU, Heat Exchangers Laboratory to test and investigate the effect of utilizing Al2O3/water nanofluids in plate heat exchangers. Experiments are performed with tap water at first, then they are repeated for two different Al2O3/water nanofluid concentrations (1% wt. and 0.5% wt.). For all experiments, flow rates are changing between 100-450 l/h. As a result of this study, correlation of Nusselt number and friction factor for all cases are developed and enhancement rates on heat transfer coefficient are obtained. Moreover, increase on pressure drop due to utilizing Al2O3/water nanofluids is investigated., Günümüzde teknolojinin gelişmesi ile birlikte enerji ihtiyacı giderek artmakta olup, enerjinin daha verimli bir şekilde kullanılması oldukça önemli hale gelmektedir. Isı değiştirgeçleri birçok alanda enerjinin aktarımında kullanılan temel cihazlardır ve sıcak ile soğuk akışkanlar arasında ısı transferini sağlarlar. Diğer ısı değiştirgeçlerinden daha kompakt bir tasarıma sahip olan plakalı ısı değiştirgeçlerinin daha verimli ve olduğundan daha kompakt hale getirmek için bir çok çalışma yapılmıştır. Bu çalışma alanlarından birisi de akışkan olarak ısıl iletkenliği daha iyi olan nanoakışkanların plakalı ısı değiştirgeçleri içerisinde kullanılmasının etkilerini incelemektir. Bu doğrultuda, plakalı bir ısı değiştirgeci içerisinde Al2O3/su nanoakışkanının termal ve hidrolik etkilerini incelemek adına TOBB ETÜ Isı Değiştigeçleri Laboratuvarında bir deney düzeneği kurulmuştur. Deneyler önce su ile gerçekleştirilmiş, ardından sıcak devrede kütlece %1'lik ve %0.5 olmak üzere iki farklı konsantrasyonda Al2O3/su nanoakışkanı için deneyler tekrarlanmıştır. Deneylerde debiler 100 – 450 l/sa arasında değişmektedir. Yapılan çalışmalar sonucunda her durum için Nusselt sayısı ve sürtünme katsayısı korelasyonları oluşturulmuş, ısı transferi katsayısındaki elde edilen iyileştirme oranları belirlenmiştir. Ayrıca basınç düşümündeki gözlenen artış incelenmiştir.