Taşıt radyatörlerinde ısıl performans optimizasyonunun deneysel ve nümerik olarak incelenmesi

Abstract

Taşıt radyatörleri ısı değiştiriciler arasında önemli bir uygulama alanına sahiptir. Taşıtların motor bloğunda oluşan ısının nedeniyle sıcaklığı artan soğutucu akışkan, radyatör vasıtasıyla soğutulmaktadır. Radyatörlerin ısıl performansının belirlenmesi ve iyileştirilmesi için sayısal ve deneysel birçok parametrik çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada ilk olarak tasarım parametreleri değiştirilerek özel olarak üretilmiş radyatörler ile bir dizi deney yapılarak radyatörün ısı transferi ve basınç kaybı karakteristikleri belirlenmiştir. Daha sonra ısı değiştiricilerinin ısıl analiz ve basınç kaybı çözümlenmesine yönelik tasarım ve işletme parametrelerinin değiştirilebildiği bir program, bilgisayar ortamında oluşturulmuştur. Bu programdan elde edilen çıktılar ile deneysel çalışmanın sonuçları karşılaştırılmıştır. Ardından radyatör ve kanatçık performansına etki eden birçok faktör hesaba katılarak kapsamlı parametrik bir çalışma yapılmıştır. Son olarak radyatörün ısıl performansına ve basınç kayıplarına etki eden temel parametreler belirlenmiş ve bu parametrelerin radyatör performansı üzerindeki etki oranları farklı istatistiksel yöntemler kullanılarak analiz edilmiştir. Taguchi, ANOVA ve Gri ilişkiler analiz metodu kullanarak radyatörün termal ve hidrolik performansı üzerindeki etkili parametreler, bu parametrelerin etki ağırlıkları, optimum dizayn ve çalışma koşulları tespit edilmiştir.

Vehicle radiators have an important application area among the heat exchangers. The radiator cools refrigerant, which was heated during the transfer of the heat generated in the engine block of the vehicles to the external environment. Several numerical and experimental parametric studies are carried out to determine and improve the thermal performance of radiators. In this study, firstly, different design parameters were changed and a series of experiments were performed with specially produced radiators to determine the heat transfer and pressure drop characteristics. Then, in computer environment, a program which can change the design and operating parameters, were created using many equations used in the analysis of heat exchangers. The results obtained from this program were compared with the results of the experimental study. Then, a comprehensive, parametric study was carried out taking into account many factors affecting radiator and fin performance. Finally, the fundamental parameters affecting the radiator's thermal performance and pressure drops were determined and the contribution ratios of these parameters on the radiator performance were analyzed using different statistical methods. Effective parameters on the radiator's thermal and hydraulic performance, contribution ratios of these parameters, optimum design and operating conditions were determined using Taguchi, ANOVA and Grey Relational Analysis methods.