DİK KANAL İÇERİSİNDEKİ KARIŞIK TAŞINIM İLE ISI TRANSFERİNİN YARI SİLİNDİRİK AKIŞ ENGELLERİ KULLANILARAK İYİLEŞTİRİLMESİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada; dik ve içinde ısı akısına sahip yarı silindirik engeller bulunan bir kanaldaki karışık konveksiyonun ısı transferine ve akış özelliklerine etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Yarı silindirik engellerin birbirlerine olan uzaklıkları, konumları ve sayıları değiştirilerek ısı transferine ve akış özelliklerine etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışmada, tek yarı silindirik engelin, alt alta bulunan iki yarı silindirik engelin ve karşılıklı bulunan iki yarı silindirik engelin karışık konveksiyonla olan akış ve ısı transferine etkileri irdelenmiştir. Sonuç olarak; engel çapının kanal genişliğine oranının (BR) arttırılmasının ısı transferini arttırdığı görülmüştür. BR= 0,15 den 0,75 değerine değiştirildiğinde; Ri sayısının artışına bağlı olarak (Ri = 50-200) ortalama Nu sayısındaki artışın %58,3 olduğu belirlenmiştir. Engellerin birbirine olan uzaklıklarını temsil eden L/D oranı arttığında; Nusselt sayısının genel olarak arttığı görülmüştür. L/D = 0,25-1,5 aralığında arttırıldığında; ortalama Nu sayısında %25,2’lik bir artış olduğu, en yüksek Nu sayısının L/D = 1 ve Ri = 300 olduğu durumda meydana geldiği tespit edilmiştir. Karşılıklı bulunan iki yarı silindirik engelin olması durumunda ise; BR oran arttıkça, Ri sayısının artmasına bağlı olarak Nusselt sayısının arttığı tespit edilmiştir. BR = 0,15-0,30 aralığında arttırıldığında; düşük Ri sayılarında (Ri=50) ortalama Nu sayısındaki artış %36,3 olarak belirlenmiş, yüksek Ri sayılarında (Ri = 200) ise ortalama Nu sayısındaki artışın %23,1 olarak meydana geldiği tespit edilmiştir. Ayrıca; sayısal çalışmanın sonuçları literatürde bulunan deneysel çalışmalarla da karşılaştırılarak; sıcaklık dağılımını ve akış özelliklerini iyi şekilde temsil edebildiği görülmüştür.

In this study; effects of mixed convection on heat transfer and flow properties was investigated numerically for a vertical channel which has semi-cylindrical obstacles with heat flux. Effects of distance, location and number of these semi-cylindrical obstacles on heat transfer and flow properties have been examined. The effect of one semi-cylindrical obstacle, two semi-cylindrical obstacles located one under the other and two semi-cylindrical obstacles on opposite sides were investigated in the study. As a result; it is obtained that increasing the ratio of the obstacle diameter to the channel width (BR) causes an increase on heat transfer. Increasing BR ratio from 0.15 to 0.75, depending on the increase of Ri number from 50 to 200 causes an increase of 58.3% on average Nu number. Increasing L/D ratio, which represents the distance between obstacles, causes generally an increase in the average Nu number. Increasing L/D ratio from 0.25 to 1.5 results in an increase of 25.2% on the average Nu number. The highest Nu number can be obtained for L/D = 1 and Ri = 300. For the case of two semi-cylindrical obstacles on opposite sides; it was seen that increasing the BR ratio causes an increase in the average Nu number depending on the increase in the Ri number. Increasing BR ratio from 0.15 to 0.30 yields an increase of 36.3% for a low Ri number (Ri=50) and an increase of 23.1% for a high Ri number (Ri = 200) in the average Nu number. Moreover; it has been shown that numerical results can well represent the temperature distribution and flow properties by comparison of these results with experimental results in the literature.