Eliptik borulu evaporatörlerde dış akış karakteristiklerinin incelenmesi

Tezin temel amacı, dairesel kesitli silindir ile farklı çap oranlarındaki eliptik kesitli silindirlerin termo-hidrolik performans açısından karşılaştırılmasıdır. Bu kapsamda yapılan çalışmalar neticesinde, dairesel kesitli silindirlere göre termo-hidrolik performans açısından daha iyi sonuçların elde edildiği eliptik çap oranı veya oranlarının belirlenerek bir evaporatör uygulamasında kullanımının önerilmesi planlanmıştır. İlk olarak, dairesel kesitli bir silindir ve farklı eliptik çap oranlı silindirler etrafındaki akış yapısı sayısal olarak incelenmiştir. Analizler sonucunda hidrodinamik açıdan en uygun eliptik çap oranı b/a=0.307 olarak belirlenmiştir. Belirlenen bu eliptik silindir ve üç farklı çaptaki dairesel kesitli silindirler için PIV deneyleri yapılmıştır. Daha sonra, b/a=0.307 çap oranındaki eliptik silindir ve dairesel silindirin çoklu ve çapraz dizilimleri için bir ısı değiştiricide iki kanat arasındaki akış hacminde oluşan fiziksel olaylar PIV ve HAD çalışmaları yapılarak karşılaştırılmıştır. Çalışmanın son aşamasında, dairesel silindir ile b/a=0.666, 0.5, 0.4, 0.333, 0.307 ve 0.25 çap oranlarındaki eliptik silindirlerin çoklu ve çapraz dizilimleri için bir evaporatörün soğutma uygulamasındaki çalışma şartları dikkate alınarak ısı transferi analizleri HAD ile yapılmıştır. Analizler sonucunda, ısı transferinin bir göstergesi olan boyutsuz Colburn faktörüne ait en yüksek değerler b/a=1.0 çap oranındaki dairesel borulu tasarım için elde edilmiştir. Eliptik borulu tasarımda ise dairesel boruya nazaran daha az basınç düşüşü olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle, literatürde termo-hidrolik performans iyileştirme kriteri olarak kullanılan j/f1/3 değerlerine göre; en iyi sonuçların elde edildiği eliptik çap oranı b/a=0.307 ile dairesel silindir performansları kıyaslanmış ve ReH=750-2850 aralığı için %40-45 arasında iyileşme olduğu belirlenmiştir.