Dairesel kanatlı boru demetlerinde farklı kanat profillerinin ısıl ve akış analizi

Atık ısıdan enerji elde etmek enerji verimliliği açısından oldukça önemlidir. Geri ısı kazanım üniteleri endüstride atık ısı enerjisinden faydalanmak için sıklıkla kullanılmaktadır. Çapraz akışlı ısı değiştiricileri ise geri ısı kazanım ünitelerinin önemli bir parçasıdır. Bu bağlamda son yıllarda enerji ekonomisi açısından çapraz akışlı ısı değiştiricileri ile ilgili çalışmalar araştırmacılar tarafından oldukça ilgi görmektedir. Bu çalışmada içerisinde dairesel kanatlı boru demeti bulunan bir çapraz akışlı ısı değiştiricisi esas alınmıştır. Dairesel kanatlı boru demeti için farklı kanat geometrilerinin ısı transferine ve akış sürtünmelerine olan etkisi araştırılmıştır. Çalışma boyunca düz, delikli düz, kesikli ve delikli kesikli olmak üzere dört farklı dairesel kanat geometrisi sayısal olarak incelenmiştir. Tüm sayısal çalışmalar Ansys-Fluent paket programında üç boyutlu ve zamandan bağımsız olarak gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizlerin bir temele dayanıp doğrulanması adına her bir geometri için ayrı ayı doğrulama çalışması yapılmıştır. Düz, delikli düz ve kesikli kanat geometrileri için literatürdeki benzer çalışmalar ile delikli kesikli kanat geometrisi için ise deneysel doğrulama çalışması yapılmıştır. Deneysel doğrulama çalışması için delikli kesikli dairesel kanatlı boru demeti üretilip çapraz akışlı bir ısı değiştiricisi modeli içerisinde ısı transferi ve basınç düşümü deneyleri yapılmıştır. Sayısal analizler için doğrulama çalışmasına bağlı olarak uygun türbülans modeli seçilmiş ve analizlerde SST k-ω türbülans modeli kullanılmıştır. Sayısal analizler 5000 ile 25000 aralığında beş faklı Re sayısında gerçekleştirilmiştir. Düz kanatlar için dört, kesikli kanatlar için ise altı farklı değişken geometrik parametre belirlenmiştir. Bu dairesel kanatlı boru demeti geometrilerinin farklı değişken parametrelerdeki ısı transferi ve akış sürtünmeleri incelenmiştir. Isı transferi için boyutsuz Nu sayısı, akış sürtünmeleri için ise sürtünme faktörü olan boyutsuz Eu sayısı elde edilmiştir. Ayrıca değişken parametrelerin etkisi ile beraber kanat geometrilerinin ısı transferi ve basınç düşümü sonuçları da karşılaştırılmıştır.