Sıvıdan gaza termal enerji transferini gerçekleştiren bir termosifon ısı borusunun üç boyutlu sayısal analizlerinin gerçekleştirilmesi

İki-Fazlı-Kapalı Termosifon'ların (TPCT) buharlaşma-yoğuşma süreçlerini modelleyebilmek için yapılan sayısal analiz çalışmalarının büyük bir çoğunluğu 2 boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Ancak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizlerin 3 boyutlu olarak gerçekleştirilmesi, özellikle kanatçıklı yapılara sahip TPCT'lerin içerisinde meydana gelen karmaşık akış olayları ile birlikte ısı ve kütle transfer süreçlerinin daha iyi bir şekilde anlaşılmasını sağlayacaktır. Bu çalışmada boydan boya kanatçıklı yapıya sahip olan 25mm ve 40 mm dış çapa sahip TPCT'lerin deneysel ve buharlaşma-yoğuşma süreci ile ısı transfer sürecini detaylı bir şekilde modellemek için kapsamlı 3 boyutlu HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. HAD analizler ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sıvı-buhar arayüz hareketinin izlenebilmesi için Akışkan Hacmi (VOF) yöntemi kullanılmıştır. R404A soğutucu akışkanı çalışma akışkanı olarak belirlenmiştir. Buharlaşma-yoğuşma olayını modelleyebilmek için kütle ve enerji kaynak terimleri C programlama dilinde hazırlanan bir User Defined Functions (UDF) ile Fluent programındaki yönetici denklemlere eklenmiştir. HAD ve deneysel analizlerden elde edilen ortalama sıcaklık sonuçları karşılaştırılarak oldukça iyi bir uyum içerisinde oldukları görülmüştür. Buharlaşma ve yoğuşma olayı ile ısı transfer süreci başarılı bir şekilde modellenerek görselleştirilmiştir. Özellikle literatürde bir sorun haline gelen yoğuşturucu bölümünde meydana gelen zaman gecikmeli yoğuşma olayı deneysel sonuçlara uygun olacak şekilde seçilen kütle aktarım süresi gevşeme parametreleri ile önlenerek söz konusu çalışmada TPCT'nin çalışmaya başlamasıyla birlikte zaman gecikmesi olmadan yoğuşma meydana gelmiştir.