Boru içerisine yerleştirilen farklı tip türbülatörlerin ısıl performans karakteristiklerinin sayısal ve deneysel incelenmesi

Bu çalışmada, boru içerisine yerleştirilen farklı türdeki türbülans oluşturucu elemanların ısı transferi ve basınç düşümü üzerindeki etkisinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi pasif ısı transferi artırma tekniği olarak isimlendirilen yöntem ile araştırılmıştır. Bu hedef doğrultusunda ilk ikisi sayısal ve üçüncüsü deneysel olmak üzere üç aşamalı bir inceleme gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, farklı adımlardaki eşkenar üçgen kesitli helisel tellerin boru içerisine yerleştirilmesi ile ilgili olup bu incelemede, hatve oranları (p/D =1, 2, 3), kesit uzunlukları(a= 5 ve 6 mm) ve helisel tellerin boru cidarı arasındaki mesafeleri (s=1, 2 mm) baz alınmasına ek olarak eşkenar üçgen kesitteki helisel teller tekli, ikili ve üçlü olacak şekilde DNA geometrisinden ilham alınarak sayısal metotla incelendi ve tekli helisel telde elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel sonuçlar ile doğrulanmıştır. Isı transferinde meydana gelen iyileşmenin ne oranda avantajlı olduğunu belirlemek için performans değerlendirme kriteri (PEC) değeri hesaplanmış ve en yüksek PEC= 1.98 olarak düşük Reynolds sayısında ve s=1 mm, a=6 mm, p/D=1 olduğu durumda elde edilmiştir. İkinci incelemede, kare kesitteki helisel tellerin sabit hatve oranında (p/D=1), üç farklı duvar-tel arası mesafede (s=1, 2, 3 mm) ve farklı kenar uzunluğunun (a=3, 4, 5 mm) ısı transfer iyileştirmesine etkisi sayısal metotla incelendi. Hem üçgen kesitteki helisel teller hem de kare kesitteki helisel teller HAD programında periyodik yöntemle, k-ε türbülans modellemesi ile analiz edildi. En yüksek PEC≅1.36 olarak Re=5500, a=5 mm ve s=1 mm olduğunda elde edildi. Üçüncü incelemede ise eğimli kanat tipteki türbülatörlerin ısı transfer iyileştirmesine etkisi deneysel olarak incelendi. Bu bağlamda 12 farklı modifikasyonda türbülatör üretildi. Türbülatörleri birbirinden ayıran parametreler: kanat açısı (15°, 30°), kanat yönü (akışa paralel veya ters yönlü konumlandırılmış) ve kanatların bir açık bir kapalı şekilde konumlandırılması olup deneysel çalışmada kullanılan bütün türbülatörler için PEC performansı açısından 30° kanat açısındaki türbülatörlerin 15°'den yüksek olduğu gözlemlendi. Kanat açıklığı akıma bakacak şekilde yerleştirilen türbülatörlerin performansı akımın tersine yerleştirilen türbülatörlerin performansından daha yüksek olduğu gözlemlendi. Deneysel incelemede elde edilen en yüksek PEC=1.79 olarak en düşük Reynolds sayısı olan 16213 için elde edildi. Ayrıca deney düzeneğine ilave edilen kontrol devresi sayesinde sonuçların daha doğru ve güvenli olarak belirlenmesi sağlandı.