Eksenel dönme üreteçlerinin değişik tip ve konumları için azalan dönmeli akışta ısı geçişi, basınç düşümü ve performans incelemeleri

Abstract

Bu çalışmada; dairesel kesitli boru içerisinde farklı konumlara yerleştirilen, 15 ° 30 °, 45 ° ve 60° helisel kanat açılı dönme üreteçleri ile oluşturulan türbülansh dönmeli akışta, sabit yüzey sıcaklığında, ısı geçişi ve basınç düşümü deneysel olarak incelenmiştir. Akışa boru boyunca dönme vermek yerine, dönme etkisinin azaldığı konumlara yeniden dönme üreteci yerleştirilerek akış alanında yenilenen periyodik veya periyodik olmayan bir sönümlenme hareketi oluşturularak 7 ayrı konumda, dört değişik kanat açısında ve iki farklı kanat sayısında, 3500-35000 Reynolds sayısı aralığında 56 tip ısı geçiş ve basınç düşümü deneyi yapılmıştır. Çalışmada üç ayrı deney düzeneği imal edilmiş; bu deney düzeneklerinde sırasıyla, ısı geçişi ve basınç düşümü deneyleri, akış gözleme deneyleri ve şekil direnci deneyleri yapılmıştır. Akış gözleme deneylerinde dönme üreteçleri arkasında oluşan akış alam gözlenmiş, akışın sönümlenen dönmeli akış olduğu ve dönme üreteci kanat açısı azaldıkça dönme periyodunun azaldığı elde edilmiştir. Şekil direnci deneylerinde ise dönme üretecinin yerleştirildiği bölgede basınç ölçümleri alınarak dönme üreteçlerinin direnç katsayıları belirlenmiştir. Ayrıca ekserji analizi yardımıyla etkin dönmeli akış üreteci tipleri ve konumları belirlenmiştir. Kanat açısı ısı geçişi ve basınç düşümünü etkileyen en önemli parametredir. Deney tiplerine göre Nusselt sayısında ortalama %10 s- %100 ve sürtünme faktöründe ise ortalama 2 s- 49 kat artış elde edilmiştir. En etkin dönme üreteci konumu dönme üretecinin boru ortasına yerleştirildiği C tipi, en etkin kanat açılarının da 30 "' den küçük kanat açılan olduğu belirlenmiştir. Dönmeli akış alanında ısı taşınım katsayısı ve sürtünme faktörü için deneysel verilere dayalı bir matematiksel model geliştirilmiş ve eşitlikler türetilmiştir. Deneysel sonuçlarla matematiksel model uyumunun ısı geçişi sonuçlarında % 90 s-% 99, sürtünme faktöründe %86 +%97 olduğu görülmüştür.