Borulu türbülanslı akışta mekanik titreşimin ısı transferi karakteristiğine etkisi

Bu tezde turbulatorlü bir türbülanslı akıma titreşimin etkisi deneysel olarak incelenmiştir. İç içe geçmiş ısı değiştirgecinde iç akışa sinüs, çörp ve rastgele gürültü sinyalleri gibi farklı titreşim türlerinin etkisini bulmak üzere deneyler yapılmıştır. Deneylerde akışkan olarak Reynolds sayısının 10,000 ila 50,000 değerleri arasındaki hava kullanılmıştır. Mekanik titreşim jeneratörünün frekansı ve titreşim genliği deneylerdeki diğer önemli değişken parametrelerdir. Bu çalışmada Isı transferi laboratuvarında daha önceden kurulmuş olan bir deney düzeneği kullanılmıştır. İç içe borulu ısı değiştiricisi içerisinde kullanılan türbülatörler üzerinde kıvrımlı şeritler bulunan uzun çubuklar şeklindedir. Deney düzeneğinde içteki borunun dışından sıcak su buharı geçirilmiştir. Bu buhar iç borunun dış yüzeyiyle sürekli temas halinde olduğundan böylece sabit sıcaklık sınır şartı sağlanmıştır. Isı transferini ve basınç farkını elde etmek üzere sıcaklık ve basınç ölçümleri yapılmıştır. İç borunun içerisinden hava radyal fan ile gönderilmiştir. Farklı hava hızları elde etmek için fan bir invertör yardımıyla ayarlanmıştır. Titreşimin etkisini görmek üzere bir mekanik titreşim test düzeneği kullanılmıştır. frekans ve ivme (genlik) geniş bir aralıkta değiştirilmiştir. Sinüs, çörp ve rastgele gürültü sinyal türleri uygulanarak titreşimin ısı transferi yani Nusselt sayısı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Titreşimsiz durum için sonuçlar elde edilerek her iki sonuç kıyaslanmıştır. Ve neticede ısı transferinin ve basınç kaybının titreşimle beraber arttığı görülmüştür. Sonuç olarak görülmüştür ki, frekans, genlik ve sinyal tipi değişimleri ne olursa olsun titreşim uygulamak ısı transferini ve basınç kaybını aynı anda yüksek yüzde oranlarında arttırmıştır. Örneğin, ısı transferi test edilen üç türbülatör tipi için Tip 1'de 116%, Tip 2'de 105% ve Tip 3'de 64% şeklinde artmıştır. Sürtünme faktörü için bu artışlar Tip 1'de 35%, Tip 2'de 61% ve Tip 3'de 95% şeklinde olmuştur.