Dar Kanallarda Yoğuşma

Abstract

Herhangi bir ısıl sistemde faz değişimi olması halinde, olmaması haline göre daha fazla ısı geçişinin gerçekleşmesi, araştırmacıları bu alanda çalışma yapmaya sevk etmiştir. Bu durum göz önünde tutularak bu tez kapsamında; bir faz değişimi olan ve ısıl sistemlerde sıklıkla karşılaşılan soğutucu akışkanların yoğuşması deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma kapsamında; biri silindirik tüp, 4 adet de çok-girişli kanal olmak üzere 5 farklı düşey mini kanaldaki R134a soğutucu akışkanının laminer yoğuşması incelenmiştir. Pratikte bundy boru olarak adlandırılan silindirik tüpün iç çapı 3.3 mm olup çelikten imal edilmiştir. Alüminyumdan imal edilmiş olan çok-girişli kanallar ise; 3-girişli, 5-girişli, 6-girişli ve 14-girişli olup hidrolik çapları sırasıyla, 4.74 mm, 3.6 mm, 1.53 mm ve 1.02 mm dir. Böylece; kanal geometrisinin ısı geçişi ve basınç düşümü üzerindeki etkisi deneysel olarak tespit edilmiştir. Yine deneysel sonuçlardan hareketle; söz konusu bu kanallarda yoğuşma esnasındaki ortalama ısı taşınım katsayısı, ortalama Nu sayısı ve iki fazlı akışa ait sürtünme katsayısı tespit edilmiştir. Bütün kanallardaki deneysel sonuçlardan yararlanılarak, R134a yoğuşmasında Nu sayısı için boyutsuz bir korelasyon geliştirilmiş ve geliştirilen bu korelasyonun literatürdeki ilgili korelasyonlar ile oldukça uyumlu olduğu görülmüştür.

In any thermal system, the fact that more heat is transferred in the occurrence of phase change is a motivation for the researchers to work on. Taking this fact into consideration, this study is performed to investigate the condensation process, which is a frequently encountered example of phase change in thermal systems, in experimental aspect. In the experiments, laminar condensation of coolant R134a is investigated for five different vertical mini channels; the cylindrical channel and the other four multi-port channels. The cylindrical channel with an inner diameter of 3.3 mm is made of steel. The other four multi-port mini channels, which are made of aluminum, have 3 ports, 5 ports, 6 ports and 14 ports and have hydraulic diameters of 4.74 mm, 3.6 mm, 1.53 mm and 1.02 mm, respectively. In this way, the effect of channel configuration and hydraulic diameter on heat transfer and pressure drop is determined experimentally. The experimental results are investigated in two parts, thermal and hydrodynamic analysis. In the thermal analysis, graphs are obtained for average heat transfer coefficient and average Nusselt number. In the hydrodynamic analysis part, graphs are obtained for the pressure loss due to friction and the two-phase friction coefficient. As a result, a simple dimensionless correlation is developed for Nu number in refrigerant condensation which is in good agreement with the correlations in literature.