Düşük giriş suyu sıcaklıkları için yeni nesil panel radyatör geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, panel radyatörlerde hız ve sıcaklık dağılımının üç boyutlu sayısal analizi, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanarak gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla standart panel radyatörlere ait ölçüler referans alınarak radyatör modeli oluşturulmuştur. Bu analiz bir ticari program olan sonlu hacim metodunu kullanan ANSYS ile yapılmıştır. Nümerik termal performans değerleri elde edilecek ve katalogdaki değerler ile karşılaştırılmıştır. Panel tarafı ve konvektör tarafı olarak iki farklı yapı olarak düşünülüp çalışılma yapılmıştır. Çelik panel radyatörün ısıl yükünün standart test durumuna göre 3 farklı durum üzerinde çalışılmıştır. Bu üç durum için, giriş suyu sıcaklık dereceleri sırasıyla 85,7 °C, 74,9 °C, 52,4 °C ve giriş su debisi değerleri sırasıyla 0,027719 kg/s, 0,027822 kg/s, 0,027972 kg/s olarak alınmıştır. Referans hava sıcaklığı ise 20 °C olarak alınmıştır. Konvektör modülün ısıl yükünün standart test durumuna göre 5 farklı durum üzerinde çalışılmıştır. Bu beş durum için, panel yüzey sıcaklık dereceleri sırasıyla 80 °C, 70 °C, 60 °C, 50 °C ve 40 °C olarak sabit kabul edilmiştir. Hava giriş sıcaklığı ise 20 °C olarak kabul edilmiştir. Panel radyatör için nümerik hesaplamalar sürekli rejim olarak yapılmıştır. Konvektör modül için nümerik hesaplamalar ise geçici rejimde yapılmıştır. Nümerik simülasyonlardan elde edilen sonuçlar, literatürdeki deneysel verilerle iyi derecede yakınlık olduğu gözlenmektedir.

In this study, three dimensional numerical analysis of temperature and air flow distribution in the panel radiators were performed by using Computational Fluid Dynamics (CFD) method. For this purpose, a three dimensional radiator surfaces were modeled by using the real dimensions of standard panel radiator. This analysis was made with a commercial program ANSYS using finite volume method. Numerical performance values were obtained and compared given catalogue values. We thought two different constructions which include panel side and convector side, were employed. We employed three different cases according to standard test conditions of thermal output of a steel panel radiator. In all three cases, the value of water inlet temperatures were set to 85.7°C, 74.9°C, 52.4°C and the value of entering mass-flow rates were set to 0.027719 kg/s, 0.027822 kg/s, 0.027972 kg/s, respectively. The reference air temperature was set to 20 °C. We employed five different cases according to standard test conditions of thermal output of a convector module. In all five cases, the value of panel surfaces temperatures were set to 80 °C, 70 °C, 60 °C, 50 °C and 40 °C respectively. The reference air temperature was set to 20 °C. For the panel radiator, the numerical calculations were performed under steady-state conditions. For the convector module, the numerical calculations were performed under transient conditions. We observed that, the results obtained from the numerical simulations were in good agreement with the experimental data available in the literature.