Abstract:
Günümüzde fosil enerji kaynaklarının tükenme durumuna gelmesinden dolayı enerji verimliliği farkındalığı artmıştır. Bu yüzden bu çalışmada da sanayide geniş kullanım alanı bulunan dalgalı kanalların termal performansı ve akış karakteristiği üzerine nümerik analiz gerçekleştirilmiştir. Ayrıca farklı oluk yükseklikleri(e) ve sarmal adımlarındaki(p) sekiz spiralli tüpler için uygun bir konfigürasyon aranmıştır. Analizler 20000-60000 Reynolds aralığında beş farklı Re için gerçekleştirilmiştir. 16 adet sekiz spiralli, 1‘er adet altı spiralli ve düz tüp modeli kullanılmıştır. Akışkan olarak 290 Ko sıcaklığında ki su kullanılmıştır. Tüplerin çeperlerine ise 330 Ko sabit sıcaklık konulmuştur. Modeller Solidworks programı kullanılarak oluşturulmuştur. Analizler de Ansys Fluent programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Öncelikle çapı 8 mm olan düz tüpün analizi 60000 Re için gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar ampirik formüllerle kıyaslanmıştır. Bu kıyaslama sonunda elde edilen en yüksek fark %5.5 olmuştur. Daha sonra artırılmış çapları 8 mm, e = 0.75 mm ve p= 35 mm olan altı ve sekiz spiralli tüplerin 60000 Re‘de analizleri gerçekleştirilip düz tüp ile kıyaslanmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda sekiz spiralli tüpte 60000 Re‘de düz tüpe kıyasla Nusselt sayısında %5.12‘lik bir iyileşme görülmüştür. Ancak sekiz spiralli tüpün sürtünme faktörü de düz tüpün sürtünme faktöründen %24 fazla çıkmıştır. Ayrıca sekiz spiralli tüpler hem spiral çaplarına göre hem de spiral adımlarına göre ayrı ayrı incelenmiştir. Bu incelemeler sonunda sarmal adımı 35 mm, 37.5 mm, 40 mm ve 42.5 mm olan tüplerde en yüksek sürtünme faktörü 1 mm spiral çaplı ve en yüksek Nusselt sayısı da 1.25 mm oluk yüksekliğindeki tüpte elde edilmiştir. Ayrıca oluk yüksekliği 0.75 mm olan tüplerde en yüksek sürtünme faktörü 35 mm sarmal adımında ve en yüksek Nusselt sayısı da 37.5 mm sarmal adımında elde edilmiştir. Oluk yüksekliği 1 mm olan tüplerde ise en yüksek sürtünme faktörü 35 mm sarmal adımında en yüksek Nusselt sayısı ise 37.5 mm sarmal adımında elde edilmiştir. Oluk yüksekliği 1.25 mm ve 1.5 mm olan tüplerde ise en yüksek sürtünme faktörü ve en yüksek Nusselt sayısı 35 mm sarmal adımında elde edilmiştir. Sonuç olarak en iyi konfigürasyonun oluk yüksekliği 1.25 mm ve sarmal adımı 35 mm olan tüpte olduğu görülmüştür.
