Yazar
Öksüz, Enes Abdülhakim
Basım Tarihi
2022-06-20 T07:50: Akz
Konu
Isı transferi, Don oluşumu, Kanatlı yüzey, Çarpışan akış
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
4059e2f6-95ae-41b5-a1c5-73c5815d112f
Lokasyon
Makine Mühendisliği Bölümü
Tarih
2022-06-20 T07:50: Akz
Örnek Metin
Buzdolapları, klimalar gibi soğutma sistemlerindeki ısı eşanjörlerinde kanatlı yüzeylerde don oluşumu gözlenmektedir. Kanatlı yüzeylerde biriken don, kanatlar arasındaki hava akışını engelleyerek etkin yüzey alanını azaltır ve ısı transferine ek bir direnç oluşturur. Kanatlı yüzeylerde don birikmesi, soğutma sisteminin enerji tüketimini artırır ve kanatlı yüzeylerin tasarımıyla azaltılması gerekir. Bu deneysel çalışmada hava hızı, bağıl hava nemi, yüzey sıcaklığı, kanat uzunluğu, kanat alanı, yüzey yönelimi ve yüzey kaplamanın kanatlı yüzeyin ısı transfer performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ölçümler atmosfere açık yatay bir rüzgar tünelinde gerçekleştirildi. Tünelin test bölümünde konumlandırılan sıcaklık kontrollü soğuk kanatlı yüzeyler üzerinde 18 °C'deki hava kullanıldı. Kanatlı yüzey boyunca ısı transfer hızı, deney sırasında kurum içi inşa edilmiş bir Isı Akısı Ölçüm Sistemi (HFMS) kullanılarak ölçülmüştür. Deneyler, kanatlı yüzeylerdeki don birikiminin kanat boşluklarına hava girişini engellediğini ve ısı transfer hızında keskin bir düşüşe neden olduğunu gösterdi. Yüksek bağıl nem, yüksek gelen hava hızı, yüksek kanat uzunluğunun donmanın ısı transfer hızı üzerindeki olumsuz etkisini azaltarak kanatlı yüzeyden ısı transfer hızını arttırdığı tespit edilmiştir. Daha yüksek parametre değerleri daha yüksek ısı transfer oranları sağladığından yüzeylerde yoğuşmuş su damlacıkları oluşur. Don oluşumunun başlamasıyla birlikte yoğunlaşan su damlacıkları buza dönüşür. Buzun yüksek ısıl iletkenliği, donun etkili ısıl iletkenliğini arttırır ve daha yüksek ısı transfer oranları sağlar. Donma koşullarında dar kanat aralığının dezavantajlı olduğu bulunmuştur. Kanatçıklar arasındaki küçük boşluk don nedeniyle kolayca tıkanır ve kanatçıklı yüzeyin etkin yüzey alanı büyük ölçüde azalır. Yüzeyin donma koşullarında kullanılması durumunda 4 mm'den büyük kanat aralıkları gereklidir. Farklı yüzgeç şekillerinin etkisi de incelenmiştir. Bıçak kenarı şeklindeki kanatçıkların, çapraz ve sıralı tip kanatçıklara göre ısı transfer hızı açısından daha iyi olduğu bulunmuştur. Kanatlı yüzeyin hava akışına göre yönelimi ile ilgili olarak, paralel akış düzenlemesinin, çarpan akış düzenlemesine kıyasla en yüksek ısı akış hızıyla sonuçlandığı bulunmuştur. Bunun nedeni, paralel akış düzenlemesi altındaki kanatlı yüzeylerin daha az don birikimine maruz kalmasıdır. Son olarak süperhidrofobik kaplamanın kanatlı yüzeyin ısı transfer performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Kaplanmış yüzeylerde dikey yönde ve paralel akış düzeninde önemli miktarda su yoğuşması görülmez. Öte yandan kaplanmamış yüzeyde önemli miktarda su yoğunlaşması tespit edildi. Süperhidrofobik kaplama nedeniyle su damlacıkları kaplanmış yüzeye yapışamamış olabilir. Kaplanmış yüzey üzerinde su damlacıklarının olmaması, don oluşumunun daha erken gerçekleşmesine neden olmuş, bu da kanatçıkların daha erken tıkanmasına ve ısı transfer oranının daha erken düşmesine neden olmuştur. Son olarak ölçümler, hidrofobik kaplamaların, çarpan akış koşulları altında kanatlı yüzeylerin ısı transfer hızı üzerinde olumsuz bir etki gösterdiğini göstermiştir. Kanatlı yüzeyler üzerinde oluşan kar kanatlar arsındaki havayı engeller ve efektif yüzeylerin kesilmesini azaltır. Aynı zamanda ısı transferi için ekstra direnç oluşturur. Kanatlı yüzeylerdeki kar yağışı enerji tüketiminin artması nedeniyle kanatlı yüzey tasarımıyla azaltılması gerekmektedir. Bu kırılabilir hava hızı, bağ nem, yüzey sıcaklıkları, kanat uzunluğu, kanat parçaları, yüzey oryantasyonu ve yüzey kaplamasının kanatlı yüzeylerin ısı transfer performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ölçümler atmosferde açık bir rüzgar tünelinde yürütülmektedir. 18 °C'lik hava tünelinin deneyi içine yerleştirilmiş sıcaklık kontrollü soğukluk aralığına gönderilmiştir. Kanatlı yüzey boyunca ısı transfer hızı, deney sırasında dahili bir Isı Akışı Ölçüm Sistemi (HFMS) kullanılarak ölçülmüştür. Deneyler, kanat yüzeylerinde kar kırılmalarının kanat şekillerine hava girişini engellediğini ve ısı transferi oranında keskin bir düşüşe neden olduğunu göstermiştir. Yüksek bağ nem, gelen hava hızı, kanat boyunun kanatlı yüzeyden ısı transferinin arttırdığı ve ayrıca karlanmanın ısı transfer hızının üzerindeki olumsuz sertliği sınırladığı tespit edilmiştir. Dar kanat koşulları buzlanma koşulları altında ekonomik koşullar. Kanatlar arasındaki küçük çerçeveler, kar tarafından kolayca bloke edilir ve kanatlı yüzeyin etkin yüzey alanı büyük ölçüde azalır. Yüzey karlanma koşulları altında kullanılacaksa kanat hücrelerinin 4 mm'den daha geniş olması gerekmektedir. Farklı kanat şekillerinin sonuçları. Bıçak kenarı şekilli kanatlarda işlemlerde veya sıralı kanatlarla karşılaştırıldığında daha iyi ısı transfer hızı değişmektedir. Kanatlı yüzeyin hava dağılımına göre oryantasyonu ile ilgili olarak, paralel akış değişiminin, çarpan değişim düzenlemesine kıyasla en yüksek ısı akış hızına sahip olduğu ortaya çıkmıştır. Bunun nedeni, paralel değişim düzenlemesi durumunda kanatlı yüzeylerde daha az kar miktarına maruz kalması olabilir. Son olarak, süperhidrofobik kaplamanın kanatlı yüzeyin ısı transfer performansının üzerindeki etkisi. Kaplanmış yüzeyler, kanatlı yüzeylerin dikey düzenlemelerinde ve ayrıca paralel olarak kirlenmesinde yüzeyler üzerinde önemli miktarda su yoğuşmasına maruz kalmamıştır. Ancak kaplanmamış yüzeyde önemli miktarda su yoğuşması tespit edilmiştir. Süperhidrofobik kaplama nedeniyle su damlacıklarının kaplanmış parçaları yapılamayabilir. Kaplanmış yüzey üzerinde su damlacıklarının kusursuzluğu, kanatların daha erken parlaklığına ve ısı transfer oranında daha erken bir düşüşe neden olan daha erken bir kar büyümesine neden oldu. Bu nedenle, tüm ölçümler, hidrofobik kaplamaların, iklim koşulları altında kanatlı yüzeylerin ısı transfer hızı üzerinde olumsuz bir etki gösterdiğini gösterdi.
