Borulu tip radyant ısıtıcılarda yanmanın nümerik modellenmesi

Bir ısıtma sürecinin verimliliğinin arttırılması, ısıtma amaçlı harcamaların azaltılması anlamına gelmektedir ve uzun yıllardır ekonomik ısıtma yöntemi araştırılan bir konudur. Çalışma kapsamında bir oda içerisine yerleştirilmiş U tipi radyant borunun içerisindeki yanma olayı ve dış ortamda meydana gelen değişimler Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği programı (HAD) yardımıyla nümerik olarak incelenmiştir. Yapılan bu hesaplamalar literatürden alınan deneysel verilerle kıyaslanmıştır. Ayrıca türbülans modeli, radyasyon modeli, ısıl güç ve hava fazlalık katsayısı parametreleri değiştirilerek, bu değişimlerin radyant ısıtcı duvar sıcaklığına, radyant ısıtıcı içerisindeki sıcaklık dağılımına ve dış ortamdaki sıcaklık dağılımına etkisi araştırılmıştır. Nümerik çalışmalarda Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) programı olarak Fluent paket programı kullanılmıştır. Hesaplamalar üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Türbülans modeli olarak Standart k-ε, RNG k-ε model ve Realizable k-ε model ayrı ayrı uygulanmıştır. Yanma modeli olarak türlerin taşınımı (species transport) modeli içerisinde yer alan eddy dissipation modeli uygulanmıştır. Radyasyon modeli olarak DO model ve P1 model ayrı ayrı uygulanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde P1 radyasyon modeli ve Standart k-ε model kullanılması durumunda elde edilen nümerik sonuçların deneysel sonuçlara oldukça yaklaştığı görülmüştür. En iyi sonuçların elde edildiği P1 radyasyon modeli ve Standart k-ε modelin kullanıldığı durumlarda oluşan maksimum yüzey sıcaklıkları 700 K civarlarındayken, deneysel olarak bu değer 655 K civarlarında çıkmıştır. DO radyasyon modeli ile elde edilen sonuçlarda ise oldukça yüksek sıcaklıklar oluşmuştur ve maksimum yüzey sıcaklıkları 900-950 K değerleri arasındadır. Nümerik hesaplamalarda ısıl gücün artması ve hava fazlalık katsayısının azalması, oda içerisinde oluşan sıcaklıkların artmasına sebep olduğu belirlenmiştir.