Buzdolabı İçi Isı Ve Kütle Geçişinin Sayısal Ve Deneysel İncelenmesi

Abstract

Bu doktora tez çalışmasında, doğal taşınım prensibine göre çalışan bir buzdolabının kabininde, kapalı ve açık kapı durumlarında oluşan ısı ve kütle transferi; nümerik ve deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmanın nümerik kısmında, açık ve kapalı kavite durumu için, laminer ve türbülanslı akış koşullarında, ısı transferi ve aynı anda oluşan ısı ve kütle transferi problemleri incelenmiştir. 8 problem için, Sonlu Farklar yöntemi kullanılarak FORTRAN programlama dilinde kodlar yazılmış ve Rayleigh sayısının çeşitli değerleri için çözümleme yapılmıştır. Yapılan çözümlemelerde, türbülanslı akış durumu için LES (Large Eddy Simulation) türbülans modeli kullanılmış ve oluşturulan kodlar paralelleştirilerek, SGI Origin 2000 süperbilgisayarda çok-işlemcili çözümleme yapılmıştır. Her bir problem için elde edilen nümerik sonuçlar, ısı veya ısı/kütle transferi korelasyonları olarak ifade edilmiştir. Tez çalışmasının deneysel kısmı ise üç kısımda yürütülmüştür. Çalışmaların ilk kısmında, modeller sonucu elde edilen hız değerlerinin validasyonu için, PIV (Particle Image Velocimetry) sistemi kullanılarak, özel olarak tasarlanmış kapalı bir kavitede hız ölçümü yapılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, bir buzdolabı içinde kapalı ve açık kapı durumunda, çok noktadan sıcaklık ölçümü yapılarak, modeller sonucu elde edilen sıcaklık haritalarının deneysel olarak da incelenmesi sağlanmıştır. Deneysel çalışmaların son kısmında ise, sıcaklık ölçümlerine benzer olarak, bir buzdolabı içinde kapalı ve açık kapı durumunda, çok noktadan bağıl nem ölçümü yapılarak, modeller sonucu elde edilen nem haritalarının deneysel olarak da incelenmesi sağlanmıştır. Tez çalışmasının son kısmında ise, model ve deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Hız, sıcaklık ve konsantrasyon dağılımları için, model ve deneylerin oldukça uyumlu olduğu söylenebilir.

In this PhD study, the heat and mass transfer inside a refrigerator cabinet occuring on the open door and closed door conditions for natural convection were numerically and experimentaly examined. For laminar and turbulent flow conditions, open door and closed door cases, heat transfer or combined heat and mass transfer were investigated numerically. For eight different flow problems, the governing equations were written and non-dimensionalized. The equations were discretized by using Finite Difference method. For turbulent flow conditions, Large Eddy Simulation (LES) turbulence model was utilized. Eight different computer programs were written in FORTRAN programming language and run for different Rayleigh numbers. The turbulent model codes were paralellized and run in SGI Origin 2000 supercomputer. The results obtained from the simulations were used to develop heat and mass transfer correlations. On the first part of the experimental studies, velocity measurements were done in a special designed cavity by using Particle Image Velocimetry (PIV) system to validate the simulation results. The second part consisted of temperature measurement inside the refrigerator cabinet for open door and closed door conditions. The temperature map inside the cabinet were investigated. In a similar manner, the third part of the experimantal study included relative humidity measurement inside the refrigerator cabinet for open door and closed door conditions. Comparisons of experimental data with those obtained from the simulation models were presented. Experimental results agreed well with simulation results.