Farklı jet ve çarpma plakası özelliklerinde çarpmalı akışkan jetlerinin ısı transferi ve akışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Çarpmalı jetler ısıtılmak veya soğutulmak istenen yüzeylerde çarpan akışkan jetleridir. Çarpmalı jetler yüksek ısı ve kütle transferinin istenildiği birçok uygulamalarda kullanıldı. Bu çalışmanın ilk bölümünde, çoklu dairesel çarpmalı akışkan jetlerin ortalama ve yerel ısı transferi özellikleri Reynolds sayısı ve jet-plaka mesafesine bağlı olarak deneysel olarak incelendi. Parametrik çalışmada Reynolds sayısı ve boyutsuz jet-plaka arasındaki mesafe sırasıyla 2000-10000 ve 2-12 arasında değiştirildi. Maksimum ortalama Nusselt sayısı H/d=2'de elde edildi ve H/d'nin artmasıyla azaldı.İkinci bölümde, düzgün dizilimli eliptik ve dikdörtgen jetlerin düz bir yüzey üzerindeki ayrıntılı ısı transfer ölçümleri termal kamera kullanılarak incelendi. Eliptik ve dikdörtgen jetlerin en-boy oranları 1, 2 ve 0,5 üç farklı değerleri ile jet Reynolds sayısının 2000-10000, jet-plaka mesafesi 2-10 arasında değiştiği durumda ısı transfer performansı düşünüldü. Sonuç olarak eliptik ve dikdörtgen geometrilerin özellikle durma bölgesinde pasif bir ısı transferi artırım mekanizması olarak kullanılabileceği sonucuna varıldı.Üçüncü bölümde, dairesel çarpmalı jet dizilimleri tarafından daralan-genişleyen biçimli kanatçıklar (DG-BK) ve V biçimli kanatçıklar (V-BK) üzerindeki ısı transfer ölçümleri termal kamera kullanılarak incelendi. Hem V-BK hemde DG-BK biçimleri 45o olarak düşünüldü. Duvar boyunca ısı transferinde farklı kanat yüksekliklerinin etkileri çalışıldı. Deneyler esnasında, Reynolds sayısı 2000-10000, jet çapının kanatçık yüksekliğine oranı 0,6-1,2 ve jet-plaka arasındaki mesafe 2-12 arasında değiştirildi. Kanatçıklı yüzeylerin ısı transfer sonuçları düz plaka ile karşılaştırıldı. En iyi ısı transfer performansı V-BK'lı yüzeylerde elde edildi. V-BK plakada ortalama Nusselt sayısı düz plakalara göre %4-%26,6 oranında artığı görüldü. Kanatçıklı yüzeylerde ortalama Nusselt sayısı için korelasyonlar geliştirildi.Dördüncü bölümde, düz ve V-BK yüzeyler üzerindeki akış alanı Lazer-Doppler Anemometrisi (LDA) sistemiyle deneysel olarak çalışıldı. Herbir H/d durumunda, profiller x/d=0-6 bölgelerinden toplandı. Çarpma plakası boyunca farklı sınır tabaka profilleri H/d=3 ve 12'de V-BK ve düz plakalı yüzeyler üzerinde elde edildi. Radyal ve eksenel hız ve türbülans yoğunlukları V-BK ve düz plakalarda tanımlandı. Düşük jet-plaka mesafeleri için türbülans kinetik enerji üretimi V-BK'lı yüzeylerde düz plakalarla karşılaştırıldığında daha yüksek olduğu görüldü. H/d=3 için, V-BK'lı yüzeylerdeki radyal hızlar düz yüzeylerle karşılaştırıldığında daha yüksek olduğu görüldü. Fakat H/d=12 için radyal hızlar tüm x/d bölgelerinde neredeyse değişmedi.Son bölümde, sayısal çalışmalar çoklu jet dizilimlerinden dolayı akış dağılımı ve ısı transferi etkileri gerçekleştirildi. X yönünde jetler arası mesafe 3d, 4d, 5d ve y yönünde sabit 5d olarak düşünüldü. Denklemler başlangıçta genel formda verildi. Daha sonra, çalışılan probleme göre kabuller ve basitleştirmeler yapıldı. Düşük Re sayılı Lam-Bramhorst k- ? türbülans modeli çözümler için kullanıldı. Bu model ısı transferini çarpma plakası üzerinde her noktada belirlemede yetersiz kaldığı ancak genel değişimleri yakalayabildiği görülmüştür. Ayrıca deneysel ve sayısal çalışmalar karşılaştırıldı.Anahtar Kelimeler : Çarpmalı jet, LDA, kanatçıklı yüzey, ısı transferi