Düz yüzeylerde vortekslerin ısı transferine etkisi

Abstract

Bu tez kapsamında, bloklu yüzeyler üzerinden akışta hız ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Bloklu yüzeyler üzerinden akış, ısıtma ve soğutma uygulamalarında, soğutucu türbin kanallarının tasarımında, elektronik devrelerin ve parçaların soğutulması, yanma odaları ve ısı eşanj örteri gibi mühendislik problemlerinde oldukça geniş bir alanda kullanılmaktadır. Hız ve ısı transferi karakteristikleri farklı blok yükseklikleri ve Reynolds sayısının etkisinde nümerik olarak incelenmiştir. Bloklar üzerinden akışta, giriş hızı laminer akışa karşılık gelen 3 m/s ve türbülanslı akış için İS m/s olarak seçilmiştir. Bloklu yüzeyler üzerinden akışta, sayısal sonuçlar 10, 15 ve 20 mm blok yükseklikleri için deneysel verilerle karşılaştınlmıştır. Blok uzunlukları, bloklar arası mesafe ve girişten itibaren birinci blok pozisyonu, Re değişiminin ısı transferi üzerinde etkisini araştırmak için sabit olarak alınmıştır. Her üç blok geometrisi için, ısı transferinin arttığı sayısal sonuçlardan elde edilmiştir. Tüm blok yükseklikleri için, projeksiyon alanına göre hesaplanan bu yüzeylerdeki ortalama Stanton sayısı, düz yüzey üzerinden akış değerlerine göre sırasıyla, laminer akış için %30, 46 ve 36, türbülanslı akış için %73, 128 ve 117 arttığı tespit edilmiştir. Bu durum blok varlığından dolayı oluşan vortekslerin ısı transferi üzerindeki arttırıcı etkisiyle açıklanabilir.

In this study, flow and heat transfer boundary layer characteristics over flat surfaces with blocks (ribs) are numerically investigated. Ribbed channel flows are commonly used in a wide range of industrial and engineering problems such as; heating and cooling applications, design of turbine coolant passages, cooling electronic circuits and parts, combustion chambers, heat exchangers. Velocity and heat transfer characteristics have been numerically investigated under the influence of both Reynolds number and different block sizes. The measurements have been taken velocities of 3 and 15 m/s where is corresponded to laminar and turbulent flow characteristics, respectively. The numerical results on block surfaces were compared with experimental values for all block sizes of 10, 15 and 20 mm height. Block lengths, the distances between blocks and the distances of the first block from inlet were fixed to investigate the effect of Reynolds number on heat transfer characteristics. It was found out that the heat transfer increased with block heights for all sizes. The average Stanton numbers with block surfaces are higher than those of flat surface by 30, 46, 36% for laminar flows and 73, 128, 117% for turbulent flows respectively. This might be result of favourable effect due to block size vortex generation.