ısı değiştiriciler

7/30/2019 s deitiriciler

1/17

Ahmet KABUL, nder KIZILKAN, Ali Kemal YAKUT

SDU International Journal of Technologic Sciences

38

SDU International Technologic ScienceVol. 3, No 2, February 2011pp. 38-54

GVDE BORULU ISI DETRCN ISI TARANSFER

KATSAYISININ TEORK VE DENEYSEL NCELENMES


zet

Bu almann amac, soutucu akkan olarak R404Ann kullanld kompresrl soutma sisteminde gvdeborulu s deitiricinin ak halinde kaynama esnasndaki toplam s transfer katsaysnn deiiminin sistemparametrelerine gre incelenmesidir. Bu ama dorultusunda deneysel bir sistem kurulmu ve evaporatr basnc

ve s

cakl

n

n, soutucu ak

kan debisinin ve soutma suyu debisinin toplam

s

transfer katsay

s

zerindekietkisi incelenmitir. Deney almas, evaporatr basncn 2.73 - 5.76 bar ve soutucu akkan ktle aksnn64.64 - 152.68 kg/m2s olduu aralklarda yaplmtr. Kullanlan gvde - borulu s deitirici 60 cm boyunda ve

bir geite i ap 8 mm ve d ap 10 mm olan 9 adet bakr borudan olumaktadr. Yaplan deneylerden eldeedilen sonular kullanlarak kaynama esnasndaki toplam s transfer katsays hesaplanmtr. Deney sonularhesaplandktan sonra literatrde nerilmi farkl bant kullanlarak kaynama esnasndaki s transferkatsays tekrar elde edilmitir. Elde edilen deer ile deney sonular karlatrlmtr.

Anahtar kelimeler: gvde borulu s deitiricisi, kaynama, s transfer katsays

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF HEATTRANSFER COEFFICIENT FOR SHELL AND TUBE HEAT

EXCHANGER

Abstract

Scope of this study is to investigate the heat transfer coefficient in terms of different system parameters in a shelland tube heat exchanger equipped in a refrigeration system using R404a. For this aim, an experimental systemwas built up. The effects of evaporator pressure and temperature, refrigerant mass flow rate and cooling watermass flow rate on heat transfer coefficient were investigated. Experiments were made for evaporator pressure of2.73-5.76 bar and refrigerant mass flux rate of 64.64-152.68 kg/m2s. The shell and tube heat exchanger is 60 cmin length and consist of 9 tubes which are 8 mm in inner diameter and 10 mm in outer diameter. Overall heattransfer coefficient during boiling was calculated using the results of the experiments. After calculating the

experimental results, overall heat transfer coefficient during boiling was recalculated using three differentequations proposed by some researchers. The calculated results were compared with experimental results.

Key words: shell and tube heat exchanger, boiling, heat transfer coefficient

Sleyman Demirel niversitesi, Teknik Eitim Fakltesi, Makine Eitimi Blm, 32260 Isparta/ TRKYE,E-posta:[email protected]

Mechanical Technology


2/17

Gvde Borulu Is Deitiriciin Is Taransfer Katsaysnn Teorik ve Deneyselncelenmesi

Vol. 3, No 2, February 2011

39

1. Giri

Mhendislik uygulamalarnn en nemli ve en ok karlalan ilemlerinden birisi, farkl

scaklklardaki iki veya daha fazla akkan arasndaki s deiimidir. Isnn bir akkandan

baka akkana transferi, uygulama srelerinde ou kez amalanan nemli bir olaydr.Kazanlar, kondenserler, evaporatrler, su stclar, otomobil radyatrleri, hava stma ve

soutma kabinleri gibi uygulamalar, bir scak ve bir souk akkan arasnda s al veriinin

olduu srelere rnek olarak verilebilir. Bu s al veriini salamak iin s deitiricileri

kullanlr. ok sayda s deitiricisi tipleri olmasna ramen, bunlardan gvde borulu s

deitiricisi, iletme scaklnn ve basncnn geni aralkta olmas nedeniyle dierlerine

nazaran daha fazla uygulama alanna sahiptir (Genceli, 2005).

Bu almada, yeni nesil soutucu akkan olan R404A ile alan evaporatr olarak gvde

borulu s deitiricinin kullanld deneysel bir soutma sistemi kurulmu ve eitli artlarda

deneyler yaplmtr. Soutma sistemlerinde kullanlan eski nesil soutucu akkanlarn ozon

tabakasn tahrip ettii ortaya ktktan sonra, uluslararas protokoller ile bu gazlarn retimi

ve kullanm bir programa balanarak yasaklanmtr. Ozona zarar veren soutucu

akkanlarn kullanm ve retiminin azaltlmas ile ilgili almalar, 1997 ylnda 43 lkenin

katlm ile imzalanan Montreal Protokol ile balamtr. Bu yasaklamalar sonucunda retici

firmalar ozonu tahrip eden CFC ve HCFCli soutucu akkanlar yerine ozonu tahrip etmeyen

HFCli soutucu akkanlar retmeye balamlardr.

R404A soutucu akkan, R125 (%44), R134a (%4) ve R143a (%52) soutucu

akkanlarndan oluan karmdr. R404A soutucu akkannn ozonu tahrip etme potansiyeli

(ODP) sfrdr. Yapsnda R134a bulundurduu iin yksek kresel snma potansiyeline

(GWP) sahiptir. R404A soutucu akkan R502 ve R22 soutucu akkanlarnn kullanld

uygulamalarda bunlarn yerine alternatif soutucu akkan olarak kullanlabilmektedir. (Polat,

2001, Beer, 1998).

Li ve Kottke 1998 ylnda yaptklar almada, gvde borulu s deitiricinin d yzeyinde

lokal s transfer katsaysn ktle transferi lmlerinden belirlemilerdir. Ktle transferi

deneylerini, absorpsiyon, kimyasal ve birleik renk reaksiyonlarn kullanarak

gerekletirmilerdir. ktle transfer katsaysn hesapladktan sonra s ve ktle transferi

arasnda analojiyi kullanarak s transfer katsaysn elde etmilerdir. (Li ve Kottke, 1998).


3/17



40

Benzer ekilde 1999 ylnda yaptklar almalarnda, ktle transferi tekniini kullanarak

farklartma levhas tiplerini dikkate alarak gvde borulu s deitiricide lokal s transfer

katsaysn belirlemilerdir. Gvde taraf ak dalmn artma levhalarndaki basn

dmnn llmesiyle belirlemilerdir. Bunun yannda almalarnda her boru ve gvde

blm iin ortalama s transfer katsaylarn vermilerdir (Li ve Kottke, 1999).

Greco ve Vanoli tarafndan yaplan iki farkl almada, yatay dz boru ierisinde HFC tipi

karm soutucu akkanlarn ak esnasnda kaynama durumu iin s transfer olayn

deneysel ve teorik metotlarla incelemilerdir. Deneylerini dzgn olarakstlan 6mm apnda

ve 6m uzunluunda yatay paslanmaz elik boruda yapmlardr. kinci almalarnda ise

deneysel olarak yaptklar ayn sistem iin literatrde iyi bilinen teorik bantlar kullanarak,

tahmin edilen sonularla deneysel sonular karlatrmlardr (Greco ve Vanoli, 2005a;

Greco ve Vanoli, 2005b).

Torrella vd. tarafndan 2005 ylnda yaplan bir almada, buhar sktrmal soutma

sisteminde gvde borulu yatay evaporatr iinde R407C soutucu akkan iin kaynama

esnasnda s transfer katsaysnn deiimini deneysel olarak incelemilerdir. Bu

almalarnda evaporatrn toplam sl direncinin analizi, evaporatrdeki basn dnnetkisi dikkate alnarak deneysel sonulardan elde edilen veriler etkinlik NTU yntemi hesab

kullanlarak yorumlandktan sonra, kaynama esnasndaki s transfer katsaysn tespit

etmilerdir. Sonu olarak, analiz yaplan aralkta kaynamada s transfer katsaysnn

deiiminin evaporatr scaklna ve soutucu akkan debisine bal olduunu

gzlemlemilerdir (Torrella vd., 2006).

2. MATERYAL VE METOT

R404A soutucu akkannn kullanld deney sistemi, temel olarak hermetik tip bir kompresr,

gvde borulu bir evaporatr, hava soutmal bir kondenser ve termostatik genleme valfinden

olumaktadr (ekil 1). Kompresr 3 HP gcndedir ve R404A soutucu akkan iin uygun polyester

(POE) ya kullanlmtr.


4/17



41

ekil 1. Deney sisteminin genel grnm

Evaporatr olarak kullanlan gvde borulu s deitiricisi ters akl tipte ve bir gvde ile iki geie

sahip olup s transfer alan 0.339 m2dir. Alternatif soutucu akkanlarn s transfer katsaysnn

dk olmas nedeniyle s transfer yzeyini artrmak iin soutucu akkann getii borular ierisinde

bklm erit eleman kullanlmtr (Lallemand vd., 2001). Her geite 9 adet bakr boru

bulunmaktadr ve borularn i ve d aplar srasyla 8 ve 10 mmdir. Borularn uzunluu 60 cm, bakr

boru demetini evreleyen dairenin ap 98 mm ve gvde ap 113 mmdir. Evaporatrde borular

ierisinden soutucu akkan, gvde tarafndan soutma suyu gemektedir. Deneylerin aynartlarda

yaplabilmesi iin, soutma suyu, scakl elektrikli stclar yardmyla ayn deerde tutulan bir

depodan salanmaktadr. Kullanlan lm cihazlarnn zellikler Tablo 1de ve lm yerleri ekil

2de gsterilmitir.

Tablo1. lm cihazlarnn teknik zellikleri

lm cihaz lm aral Hassasiyet

Termokupul (K tipi) -180 C/1350 C 1.5 C

Basn Sensr 0/3000 kPa % 0.5

Debimetre (Su) 0.05/2.5 kg/s %3

Debimetre (Soutucu akkan) 0.005/0.05 kg/s %1.6

Bas

nOtomatii

Kompresr

Ya ayrc

Likit deposu

Gzetleme cam

Filtre

Kumanda panosu

Debimetre

Su iin debimetre

Evaporatr

Soutma suyu deposu

Veri toplamanitesi

Elektrikli stclar

Kondenser


5/17



42

ekil 2. Deney sisteminin ematik gsterilimi.

2.1 Is Deitirici Dizayn Denklemleri

Is deitirici dizayn yaplrken, s transfer katsaysnn doru olarak tespiti iki akkan

arasnda ne kadar s transfer edileceinin belirlenmesi asndan olduka nemlidir. Bir s

deitirici dizayn yaplrken genel olarak iki yntem kullanlmaktadr. Bunlardan ilki,

ortalama logaritmik scaklk fark yntemi (Logarithmic Mean Temperature Difference,LMTD), ikincisi ise etkenlik gei birimi says yntemi (Number of Transfer Units,

NTU)dir (Genceli, 2005).

Kompresrl teorik soutma sisteminde evaporatr olarak kullanlan gvde - borulu s

deitirici iin genel s dengesi, sadece iindeki akkanlar arasnda s al verii olduu,

yani ortama bir s kaybnn olmad kabulyle aadaki ekilde yazlabilir (Rohsenow ve

Hartnett, 1973). Soutucu akkan tarafnda buharlama sz konusu olduu iin transfer

edilen s entalpi farklar kullanlarak belirlenir.

hmTcmQ rssps == &&&

, (1)

Bu denklemde ms gvde tarafndan geen suyun ktlesel debisi (kg/s), mr boru ierisinden

geen soutucu akkann ktlesel debisi (kg/s), cp,s sabit basnta suyun zgl s (kJ/kgC)

ve h soutucu akkann evaporatre giri k noktalarndaki entalpileri (kJ/kgC)

T P

T

P

T

P

T P

T

T

T

T

T

T

T

T

1

2

7

4

3

568

9


6/17



43

gstermektedir. lk olarak, s deitiricinin performans aadaki denklemde verildii gibi

ortalama logaritmik scaklk fark kullanlarak hesaplanr.

FTAUQ m... =& (2)

Burada, Udeeri s deitiricinin s transfer katsaysn (kW/m2 C),A iki akkan ayran s

gei yzeyi (m2), Tm btn s deitiricide etkili olan scaklk fark (ortalama logaritmik

scaklk fark yntemi, C) ve F ise s deitirici iin dzeltme katsaysn gstermektedir.

Ters akml bir gvde iki boru gei hali iin ortalama logaritmik scaklk fark aadaki

ekilde yazlabilir.

=

crgs

grcs

crgsgrcsm

TT

TT

TTTTT

,,

,,

,,,,

ln

(3)

Burada s ve r alt indisleri srasyla suyu ve soutucu akkan, g ve c alt indisleri ise srasyla

evaporatre giri ve kn temsil etmektedir. LiteratrdeFdzeltme katsays,

( )dzeniaki,,PRfF= (4)

R s deitiricinin kapasite orann, Petkenliinin ve ak dzeninin bir fonksiyonu olarak

tanmlanr.

grgs

grcr

grcr

csgs

TT

TTP

TT

TTR

,,

,,

,,

,,

=

=

(5)

Dzeltme faktr bir gvde iki boru geis deitirici iin,


7/17



44

( )( )

( )

+++

++

+=

112

112ln

1

1ln

1

1,

2

2

2

RRP

RRP

PR

P

R

RPRF (6)

eklinde hesaplanr ve ayn zamanda bu ifade literatrde bulunan grafiklerden de okunabilir.

Bu ilemlerin ardn denklem (2)den UA (kW/C) ifadesi ekilereks deitiriciye ait toplam

s transfer katsays tespit edilir.

FT

QAU

m ..

=

&

(7)

kinci olarak, s deitiricinin performans, etkenlik gei birimi says yntemi dikkate

alnarak ta hesaplanabilir. Is deitiricinin etkenlii, gerek s transferinin hibir snrlama

getirilmeden teorik olarak elde edilebilecek maksimum s transferine oran olarak aadaki

ekilde ifade edilir.

maxQQ&&= (8)

Hesab yaplan evaporatrde basn dmn dikkate almadan gerekleen akta, souyan

suyun minimum s kapasitesine sahip olduu kabul edilir s,psmin cmC &= , nk soutucu akkan

dikkate alndnda faz deiimi olduu iin s kapasitesi sonsuz olarak kabul edilir

r,prmax cmC &= . Transfer edilen maksimum s oran,

( )grgs TTCQ ,,minmax =& (9)

eklinde hesaplanr ve kabulle evaporatrn etkinlii aadaki ekilde ifade edilir.

NTUe=1 (10)

Denklem (10)dan gei birimi says NTU ekilirse gei birimi says,


8/17



45

( )= 1lnNTU (11)

gibi elde edilir (Torrella vd. 2006). Bununla birlikte soutucu ak

kan

n s

cakl

ndaki kaymave basn dmnden dolay, evaporatrn giriinde ve knda farkl scaklklara sahip

olmas durumunda s deitiricinin konfigrasyonunun dikkate alnmas gerekir. Bu yzden

gvde - borulu s deitiricinin etkenlii Incropera ve DeWitt tarafndan,

( )( )

( )max

min

1

15.02 ,1

1112 5.02

5.02

C

CC

e

eCC R

CNTU

CNTU

RRR

R

=

++++=

+

+

(12)

eklinde verilmitir. Bu ifadeden NTU ekilirse,

( ) ( )( ) 5.02

25.02

1

1,

1

1ln1

R

RR

C

CE

E

ECNTU

+

+=

+

+=

(13)

eklinde tanmlanr (Incropera ve DeWitt, 1990 ). Bu yolla NTU elde edildikten sonra alanla

birlikte toplam s transfer katsays aadaki ekilde ifade edilir.

minC

UANTU= (14)

Gerekte evaporatrn giri ve k artlarnda ya scaklk kaymas ya da basn dm

sonucu scaklk farkllklar ortaya kmasna ramen, faz deiimi esnasnda evaporatr

s

cakl

n

n deimedii farz edilir ve soutucu ak

kan

n zgl

s

s

sonsuz

kar. Buproblemi ortadan kaldrabilmek iin R404A soutucu akkann zgl ss aadaki ifade ile

hesaplanr.

grcr

grcrrp

TT

hhc

,,

,,,

= (15)

2.2 Is

Transfer Katsay

s

iin Teorik Ba

nt

lar


9/17



46

Is deitirici dizayn iin yaklamlarla s deitiricinin her iki tarafndaki akkan iin

ortalama s tanm katsays tahmin edilir ve bu deerler kullanlarak toplam s transfer

katsays hesaplanr. Ortalama s tanm katsays, literatrde farkl durumlar ve akkanlar

iin verilen deneysel veriler kullanlarak elde edilen teorik bantlardan elde edilebilir. Yeni

nesil alternatif soutucu akkanlarda s transferini ve akkan performansn nceden tahmin

etmede birok sknt bulunmaktadr. nk bu konuyla ilgili yaplan deneysel almalarn az

olmasndan dolay geerli mevcut bantlar deney verileriyle desteklenememektedir.

Evaporatr ve kondanserde s transfer katsaysnn bilinmesi soutma sisteminde yer alan s

deitiriciler iin gereklidir. Is deitiricide bulunan soutucu akkan, karmak

mekanizmaya sahip zorlanm tanmla faz deiimine maruz kalmaktadr (hem evaporatrde

hem de kondenserde). Bugn literatrde deneysel verilere dayal ak durumunda kaynama

olaynn gerekletii esnada s transfer olayn karakterize eden baz bantlar nerilmitir.

Literatrde, kaynama olaynn gerekletii iki fazl ak durumu iin Chen (Chen, 1966),

Gungor ve Winterton (Gungor ve Winterton, 1986), Kandlikar (Kandlikar, 1990), Liu ve

Winterton (Liu ve Winterton, 1991) gibi hala geni kullanm alanlar bulan bantlar

mevcuttur.

Kendi deney dzeneimizden elde edilen deneysel sonular karlatrmak iin farkl

bant dikkate alnmtr. Kandlikar tarafndan nerilen ve Hsieh vd. tarafndan kullanlan

bant ilk olarak dikkate alnmtr (Hsieh vd., 2007).

[ ]625.035.05.0, 95.025.1 BoFrCosrr += (16)

Burada r,s sv halde kaynama sz konusu deilken s transfer katsaysn ifade etmektedir

ve aadaki ekilde ifade edilebilir (Chen, 2001).

=

var

3/178.0,, PrRe2092.0

du

ort

h

srsr D

k

(17)

Yukardaki denklemde Co, Fr, Bo, Re ve Pr srasyla konveksiyon, Froude, kaynama,

Reynolds ve Prandtl saylarn ifade etmektedir. Bu ifadeler aadaki ekilde tespit edilir.


10/17



47

( )8.05.0

,

, 1

=

x

xCo

sr

br

(18)

hsr gDGFr,

2

= (19)

sbrGh

qBo

,

= (20)

br

iGD

,

Re

= (21)

br

brrbp

k

c

,

,,Pr

= (22)

Burada G ktlesel ak olarak tanmlanr ve hzla younluun arpmndan bulunur. Soutucu

akkan tarafnda yani boru ierisinden ak hz aadaki ekilde bulunur.

4

2i

br

rr d

n

mV

= (23)

kinci olarak Gungor ve Wintertonun nerdii ve Boissieux vd. tarafndan kullanlan bant

dikkate alnmtr (Gungr ve Winterton, 1987 ve Boissieux vd., 2000).

Frx

xBo

br

srsrr

++=

41.0

,

,75.0

86.0, 1

30001

(24)

nc olarak Smith, vd.(1992)in nerdii ve Bansal ve Purkayastha (1998) tarafndan

kullanlan bant dikkate alnmtr. Bansal ve Purkayastha (1998) bantlarnda

kullandklar sv haldeki yani kaynamann olmads tanm katsaysn Dittus ve Boelter

tipi denklemle aadaki ekilde belirlemilerdir.

( )[ ]h

srsrsrr

d

kBo ,4.08.0,

3.14, PrRe023.0104.03.4 =+= (25)


11/17



48

Gvde tarafndaki hesaplamada ise faz deiimi olmad iin klasik formller kullanlabilir.

Gvde tarafndaki hz,

( ) sdbc

s

sdnd

m

V 22 24

=

(26)

eklinde hesaplanr. Hz bulunduktan sonra soutucu akkan tarafnda verilen formlle

Reynolds ve Prandtl says hesaplanarak buradan Nusselt says bir gvdeli iki geili gvde -

borulu s deitirici iin aadaki bantyla hesaplanr.

4.08.0

PrRe023.0=Nu (27)

Nusselt says hesaplandktan sonra bu sayya ait dier bir tanmlamadan yararlanarak gvde

tarafndaki s tanm katsays aadaki ekilde elde edilir.

h

ss d

Nuk= (28)

Gvde ve boru tarafndaki s tanm katsaylar yukardaki verilen bantlar ile hesaplanr.

Is deitiricinin belli bir alma periyodundan sonra s transfer yzeyleri zerine akkanlar

iinde bulunabilen paracklar, metal tuzlar veya eitli kimyasal elemanlar birikebilir. Bazen

de korozif etkiler nedeniyle, bu yzeyler zerinde bir oksidasyon tabakas oluabilir. Is

deitirici yzeyinde snn geiine diren oluturan bu deerlerRf kirlilik faktr olarak

tanmlanr. Bu almada kirlilik faktr soutucu akkan gaz iin 4x10-4 m2C/W eklinde

seilmitir (Genceli, 2005). Toplam s transfer katsays UA, iletim direnci ihmal edilerek,

deneysel sonularla karlatrabilmek iin aadaki ekilde tekrar elde edilir (Kurem, 1997;

Aprea vd., 2000).

AR

AUA rf

s

111++= (29)


12/17



49

3. SONULAR

Btn deneylerde, kzgnlk deerinin belirtilen snrlar amadan hatta sfr deerinde

tutularak, sadece faz deiimi esnasnda ortaya kan toplam s transfer katsaysnn

belirlenmesi amalanmtr. Bu amala, evaporatr basncnn arttrlmasyla evaporatrierisinden geen soutucu akkann debisi artt iin gvde tarafndan geen suyun debisi

de arttrlmtr. Soutma suyu debisinin fazla olmas kzgnl arttrrken, dk kalmas ise

soutucu akkann bir ksmnn buharlamadan kmasna sebep olmaktadr. Evaporatr

basncnn artmasyla toplam s transfer katsays art gsterirken, evaporatr basnc sabit

tutularak yaplan deneylerde soutma suyu scakl artarken toplam s transfer katsays

dmektedir (ekil 3 ve 4). Toplam s transfer katsaysnn dmesi, soutma suyu debisinin

soutma suyu s

cakl

artt

ka drlmesine bal

d

r. Soutma suyu debisinin drlmesiise evaporatr knda kzgnlk blgesine gememek iindir. Ayrca ekil 3 ve 4de toplam

s transfer katsaysnn ve soutma suyu hznn deiimi soutma suyu scaklnn ve

evaporatr basncnn fonksiyonu olarak verilmitir.

ekil 3. Toplam s transfer katsaysnn, evaporatr basnc ve soutma suyu scaklnn

fonksiyonu olarak gsterilimi

Toplamst

ransferkatsays(kW

/C)

Soutma suyu scakl (C) Evaporatr basnc (bar)


13/17



50

ekil 4. Gvde tarafndan geen soutma suyu hznn, evaporatr basnc ve soutma suyu

scaklnn fonksiyonu olarak gsterilimi

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Mevcut bantlarla hesaplanan UA (kW/C)

DeneyselUA(kW/C)

Kandlikar

Gngr

Smith

ekil 5. Deneysel sonularla elde edilen buharlama esnasndaki toplam s transfer

katsaysnn literatrdeki modellerle (bantlarla) karlatrlmas

Soutmasuyuhz(

m/s)

Soutma suyu scakl (C) Evaporatr basnc (bar)


14/17



51

Deneysel olarak elde edilen buharlama esnasndaki toplam s transfer katsaysnn

Kandlikar, Gngr ve Smith tarafndan nerilen modeller ile karlatrlmas ekil 5de

verilmitir. Bu grafik, aynartlar altnda deneysel sonular ile teorik bantlar arasnda fark

olduunu gstermektedir. Grafikte 45 derece ayla izilen izgi deneysel sonularn tam

karln ifade ederken, dier noktalar ise deneysel sonulardan sapmalar ifade etmektedir.

izginin altnda kalan noktalar tahminlerin altnda elde edilen deerleri, stnde kalanlar ise

tahminlerin zerinde deerler elde edildiini ifade etmektedir. Dk evaporatr

basnlarnda sapma %40lar civarndayken basn ykseltildike sapma daha az

deerlerdedir.

Bu almann sonunda, gvde - borulu s deitirici iin ampirik bir bant gelitirilmitir.

Bu bant deneysel verilerden yola klarak elde edilmitir. Bu bantda toplam s transfer

katsays evaporatr basnc, soutma suyu giri - k scakl, soutma suyu debisi,

alternatif soutucu akkan R404Ann debisi ve soutma suyunun gvde tarafndaki hznn

deiimleri dikkate alnarak gelitirilmitir. Deneysel veriler, DataFit paket programnda

deerlendirilerek regresyon analizi yaplmtr. Regresyon deeri deneysel alma sonucunda

bulunan deerlerle analiz sonucu bulunan ampirik bantdan bulunan sonularn birbirine

uygunluunu ifade eder. Regresyon sonucu kabilecek en iyi deer 1dir. Ancak deneysel

hatalar, yaplan baz kabuller veya ihmaller neticesinde bu deerin 1den daha kk bir deerkmas beklenir. Bu analiz sonucunda toplam s transfer katsays iin elde edilen ifade

aadaki ekildedir.

gVfmemdTcTbPaUA ssrcsugsuev ++++++=

****** ,, (30)

Burada Pev evaporatr basncn (bar), Tsu,g soutma suyunun giri scakln (C), Tsu,c

soutma suyunun k scakln (C), rm soutucu akkan debisini (kg/s), sm soutma

suyu debisini (kg/s) ve Vs gvde tarafndan geen soutma suyunun hzn (m/s) ifade

etmektedir. Denklem 30da elde edilen bantnn katsaylar izelge 5.1de verilmitir.

izelge 5.1. Ampirik bantnn katsaylar

a 0.102322502024857

b 1.0013138114151*10-4

c 1.00493278747802*10-3

d -6.52045965856114e 3.57277475715842


15/17



52

f -16.7597995635962

g -0.209997768947909

DataFit paket program kullanlarak tretilen ampirik bantyla sras ile farkl evaporatr

basnlarndaki deerler yerine yazlarak toplam s transfer katsays tekrar elde edilmitir.

4. KAYNAKLARAprea, C., De Rossi, F., Greco, A., 2000. Experimental evaluation of R22 and R407C

evaporative heat transfer coefficients in a vapour compression plant. InternationalJournal of Refrigeration, 23, 366 - 377.

Bansal, P. K., Purkayastha, B., 1998. An NTU- model for alternative refrigerants.International Journal of Refrigeration, 21, 381-397.

Beer, E., 1998. Soutucu maddelerle ilgili Dnyada ve Trkiyede gelimeler. Mhendis veMakine, 39 (458), 15 - 26.

Boissieux, X., Heikal, M.R., Johns, R.A., 2000. Two-phase heat transfer coefficients of threeHFC refrigerants inside a horizontal smooth tube, part I: evaporation. InternationalJournal of Refrigeration, 23, 269 - 283.

Chen, J.C., 1966. A correlation for boiling heat transfer to saturated fluids in convectiveflow. Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., 5, 322 - 329.

Chen, C.H., 2001. Experimental of flow boiling and evaporation heat transfer of R-410A andbubble characteristics in horizontal annular duct. MS. thesis, National Chaio Tunguniversity, Hsinchu, Taiwan.

Genceli, F. O., 2005. Is deitiricileri. Birsen Yaynevi, 424s. stanbul

Greco, A., Vanoli, G. P., 2005a. Flow boiling heat transfer with HFC mixtures in a smoothhorizontal tube. Part I: Experimental investigations. Experimental Thermal and FluidScience, 29 (2), 189 - 198.

Greco, A., Vanoli, G. P., 2005b. Flow boiling heat transfer with HFC mixtures in a smoothhorizontal tube. Part II: Assessment of predictive methods. Experimental Thermal andFluid Science, 29 (2), 199 - 208.

Greco, A., Vanoli, G. P., 2005c. Flow-boiling of R22, R134a, R507, R404A and R410Ainside a smooth horizontal tube. International Journal of Refrigeration, 28 (6), 872 -880.

Gungor, K.E., Winterton, R.H.S., 1986. A general correlation for flow boiling in tubes andannuli. Int. J. Heat Mass Transfer, 29, 351-358.

Hsieh, Y.Y., Lie, Y.M., Lin, T.F., 2007. Saturated flow boiling heat transfer of refrigerant R-410A in a horizontal annular finned duct. International Journal of Heat and MassTransfer, 50, 1442-1454.

Incropera, P.F., DeWitt, D.P., 1990. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley &

Sons, 919p. New York.


16/17



53

Incropera, P.F., DeWitt, D.P., 2004. Is ve Ktle Geiinin Temelleri. Literatr Yaynclk,960s. stanbul.

Kandlikar, S.G., 1990. A general correlation for saturated two-phase flow boiling heattransfer inside horizontal and vertical tubes. ASME J. Heat Transfer 112, 219-228.

Kurem, E., 1997. Hava Soutucu Kanatl Borulu Evaporatrn Teorik ve Deneysel Olarakncelenmesi. Uluda niversitesi Fen Bilimleri Enstits, Doktora Tezi, 121s, Bursa.

Li, H., Kottke, V., 1998. Visualization and determination of local heat transfer coefficients inshell-and-tube heat exchangers for staggered tube arrangement by mass transfermeasurements. Experimental Thermal and Fluid Science, 17, 210 - 216.

Li, H., Kottke, V., 1999. Analysis of local shell side heat and mass transfer in the shell aandtube heat exchanger with disc nad doughnut baffless. International Journal of Heat andMass Transfer, 42, 3509 - 3521.

Liu, Z., Winterton, R.H.S., 1991. A general correlation for saturated and subcooled flowboiling in tubes and annuli, based on a nucleate pool boiling equation, Int. J. Heat

Mass Transfer 34, 2759 - 2766.

Polat, F., 2001. Baz parametrelerin ve alternatif soutucu akkanlarn soutma sistemininperformansna ve sistem elemanlarnn kapasitelerine etkilerinin analizi. Gaziniversitesi, Fen Bilimleri Enstits, Yksek lisans tezi, 127s, Ankara.

Rohsenow, W.M., Hartnett, J.P., 1973. Handbook of Heat Transfer. McGraw-Hill BookCompany, 1502p. New York.

Smith, M.K., Wattelet, J. P., ve Newell, T.A., 1992. A Study of evaporation heat transfercoefficient correlations at low heat and mass fluxes for pure refrigerants andrefrigerant mixtures. Air Conditioning and Refrigeration Centre, Universitiy of Illinois

at Urbana, Champaign, USA, ACRC TR - 32.Torrella, E., Navarro-Esbri, J., Cabello, R., 2006. Boiling heat transfer coefficient variation

for R407C inside horizontal tubes of a refrigerating vapour-compression plants shell-and-tube evaporator. Applied Energy, 83 (3), 239 - 252.


17/17


SDU I t ti l J l f T h l i S i

54

SEMBOLLER

C Is kapasitesicp zgl s

D apd Yar apdc Boru demetini evreleyen dairenin yarapF Dzeltme katsays Is Deitiricinin etkenliiG Soutucu akkan ktle debisig Yerekimi ivmesih zgl entalpik Is iletim katsaysUA Toplam s transfer katsaysTm Ortalama logaritmik scaklk fark

m& Akkan debisi

nb Boru saysNTU Gei birimi saysP Is deitiricinin etkenliiR Is deitiricinin kapasite oranRf Is deitirici kirlilik faktrq Is aksQ IsT ScaklkV Hzx Kuruluk derecesi

YounlukDinamik viskoziteIs tanm katsays

Co Konveksiyon saysBo Kaynama saysFr Froude saysRe Reynolds saysPr Prandtl saysNu Nusselt says

Altndisler

b Buharc kg Girih Hidroliks Sui d Dr Soutucu akkan

ısı değiştiriciler

Documents

Transcript of ısı değiştiriciler