Döner tip ısı değiştiricilerin ekonomikliğinin araştırılması

Bu doktora tez çalışmasında, ısıtılan kapalı hacim içinde hız ve sıcaklık alanları, sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Bu tez çalışmasının nümerik kısmında dört ayrı problem için sayısal çözüm yapılmıştır. Yandan ısıtılan kapalı hacim, alttan ısıtılan kapalı hacim, doğal taşınım ile aynı yönde zorlanmış taşınım ve doğal taşınımın tersi yönünde zorlanmış taşınım olmak üzere dört ayrı problem nümerik olarak çözülmüştür. Her bir problemde elde edilen nümerik sonuçlara göre, boyutsuz bileşke hız, boyutsuz yatay hız, boyutsuz dikey hız değerleri verilmiştir. Kapalı hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu yatay ve dikey hızlar sunulmuştur. Ayrıca sıcaklık haritaları çıkarılmış, yine hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu sıcaklık değişim grafikleri çizilmiştir. Nümerik çalışmaların sonunda yandan ısıtılan kapalı hacim problemi için ısı transferi korelasyonu verilmiştir. Nümerik çalışmalar için Fluent 6.0 CFD programı kullanılmıştır. Tez çalışmasının deneysel kısmı iki bölüme ayrılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, dört ayrı problem için deneysel hız ölçümleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar, nümerik çalışmalarda kabul edilen sınır şartlarında gerçekleştirilmiştir. Hız ölçümleri için PIV (Particle Image Velocimetry) sistemi kullanılmıştır. PIV sistemi, akım çizgilerini bozmadan ölçüm yapan ve bir düzlemdeki hız vektörlerini kısa sürede veren bir ölçüm sistemi olması nedeniyle tercih edilmiştir. Hacim içinde gerçekleşen küçük hızların ölçülmesinde PIV sisteminin güvenirliliği üzerine çalışılmış, ölçme sisteminin doğru sonuçlar verdiği gösterilmiştir. Çalışmanın bu kısmında, ölçümler sonucunda elde edilen boyutsuz bileşke hız, yatay ve dikey hızlar verilmiştir. Yine hacmin üç ayrı kesiti için boyutlu yatay ve dikey hız dağılımları sunulmuştur. Çalışmanın ikinci kısmında toplam 100 adet J tipi termo-eleman ile sıcaklık ölçümü yapılmıştır. Ölçümler sonucunda dört ayrı problem için kapalı hacim içi boyutsuz sıcaklık dağılımları verilmiştir. Nümerik çalışma sonucu elde edilen sıcaklık haritalarının, deneysel olarak da incelenmesi sağlanmıştır. Tez çalışmasının son kısmında, nümerik ve deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Hız ve sıcaklık dağılımları için, nümerik ve deney sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca nümerik elde edilen ısı transferi korelasyonun, literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırması yapılmıştır. Korelasyonun literatürle uyumlu olduğu görülmüştür.