Karlanma oluşumunun sayısal olarak incelenmesi

Karlanma oluşumu özellikle soğutma endüstrisinde sıklıkla görülen ve sistemlerde verimlilik kayıplarına yol açan bir problemdir. Bu çalışmada, düz bir levha üzerinde 2-boyutlu olarak karlanma oluşumu sayısal olarak incelenmiş ve kar kalınlığı ve kar yüzey sıcaklığı değerleri tayin edilmeye çalışılarak, literatürde verilmiş olan deneysel veriler ile matematiksel modelin sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonlu farklar yöntemi kullanılarak diferansiyel denklemler çözülmüş, zamandan bağımsız olarak yapılan incelemede taşınım terimleri 2. dereceden "upwinding" metodu ile ayrıklaştırılmış ve MATLAB da kişisel olarak yazılmış kod ile çözümleme yapılmıştır. Önerilen matematiksel model öncelikle 12 deneysel veri ile test edilmiş ve daha sonra 19 farklı deneysel veri ile modelin çıktıları karşılaştırılmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki, önerilen model kar kalınlığı için, giriş havasının özgül nemi 0.00298 kg/kg ve 0.01 kg/kg arasında olduğu koşullarda; hava sıcaklığı 2 °C ve 25 °C, hava giriş hızı 0.6 m/s ve 2.5 m/s ve soğuk yüzey sıcaklığı -20.5 °C ve -4 °C arasında iken gerçeğe yakın sonuçlar vermektedir. Aynı şekilde model, özgül nem 0.01 kg/kg ve 0.01596 kg/kg aralığında olduğunda; hava sıcaklığı 21.85 °C ve 25 °C, hava giriş hızı 0.7 m/s ve 2.92 m/s ve soğuk yüzey sıcaklığı -28.15 °C ve -5 °C arasında iken gerçek koşullara yakın çıktılar vermiştir. Ayrıca yüzey sıcaklık değerleri de ilk 12 deneysel veri için karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre önerilen matematiksel model kar yüzey sıcaklık değerini maksimum 1.9 °C fark olacak şekilde bulmuş; fakat genel olarak sonuçlara bakıldığında deneysel veriler ile analiz çıktıları arasındaki farkın genellikle ±1 °C aralığında olduğu görülmüştür.