Helisel kanatlı boru demetlerinde ısı transferi ve basınç düşümünün hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile analizi

Bu çalışmada Ansys-Fluent hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) paket programı kullanarak helisel kanatlı borulu bir ısı değiştiricisinin sayısal analizi yapılmıştır. Sayısal analizde boru dış yüzeyi sabit sıcaklık olarak tanımlanmış, borunun kanatcıklı olan dış tarafı dikkate alınarak akışkan olarak dış ortam havası seçilmiştir. Sayısal çalışmalarda kanat yüksekliği, boru çapı, kanat kalınlığı ve kanat adımı gibi parametrelerde değişiklik yapılarak 5000-20000 Re sayısı aralığında hesaplanan giriş hızlarıyla, elde edilen çıkış sıcaklıkları ve basınç düşümüne göre Nusselt sayısı ve sürtünme faktörü hesaplanmıştır. Ayrıca, aynı sınır şartları ve değişken parametreler kullanarak dairesel kanatlı boru demetleri için de sayısal hesaplar yapılmış, elde edilen sonuçlar helisel kanatlı boru demetleri ile karşılaştırılmıştır. Helisel kanatlı boru demetlerinde, değişken parametrelerden boru çapı ve kanat adımının artması ısı transferini artırırken, kanat yüksekliğinin ve kanat kalınlığının artması ise ısı transferini azalttığı görülmüştür. Kanat kalınlığı ve kanat adımının artması sürtünme etkisini artırırken, boru çapı ve kanat yüksekliğinin artması ise sürtünme etkisinin azaldığı görülmüştür. Ayrıca, helisel kanatlı boru demetinin dairesel kanatlı boru demetine göre ısıl performansın daha iyi olduğu görülmüş fakat basınç düşümünün daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Sayısal analizin doğrulaması literatürdeki helisel kanatlı boru demetlerinde yapılan deneysel sonuçlar ile karşılaştırılarak yapılmış ve sonuçlar arasında iyi bir uyum olduğu görülmüştür.