Endüstriyel boylerlerde ısı ve akışkan geçişinin sayısal analizi

Günümüzde endüstriyel boylerler sıcak suyunu ihtiyacını gidermek amacıyla geniş bir alanda kullanılmaktadır. Sistemde tank ve ısıtıcı görevi gören farklı tip ekipmanlar soğuk suyun ısıtılmasında görev almaktadır. Bu ekipmanlardan birisi olan serpantin vasıtasıyla ısı transferi gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada farklı helisel boru geometrisine sahip serpantinlerde ısıl performans sayısal olarak incelenmiştir. Serpantin geometrileri 0°,10° ve 15° konik açılı tasarımlara sahiptir. Serpantin boru uzunlukları yaklaşık 5.3 metre ve tank hacmi ise 100 litre olarak seçilmiştir. Çalışma akışkanı olarak su seçilmiştir. Serpantin içerisindeki kütlesel debi 0,101 kg/s ve giriş sıcaklığı 363 K olarak belirlenmiştir. Tank tarafı laminer akış şartlarındadır ve Rayleigh sayısı 4x107 ile 1,2x108 arasında değişmektedir. Sayısal çözümde kullanım suyu için istenilen sıcaklık 50° C olarak belirlenmiştir. Sayısal çözümde istenilen sıcaklığa kadar soğuk akışkan (kullanım suyu) ısıtılmıştır ve soğuk akışkan istenilen sıcaklığa ulaştıktan sonra deşarj yapılmıştır. Sayısal analiz sonuçlarına göre 10° konik serpantin ısıtma durumunda, 15°' lik konik serpantin ise kullanım durumunda daha yüksek ısı transferine sahip olduğu belirlenmiştir. Kullanım suyunun 50° C' ye ulaşma süresi 0°,10° ve 15°'lik serpantinler için sırasıyla 1200 s., 420 s. ve 478 s. sürmüştür. Ayrıca sayısal model deneysel veriler ile doğrulanmıştır.