LEE- Enerji Bilim ve Teknoloji-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19270

Gözat

Yazar "Baytaş, Ayşe Filiz" ile LEE- Enerji Bilim ve Teknoloji-Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Paketlenmiş gözenekli bir kolonda gaz akışının sayısal olarak incelenmesi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-18) Ersoy, Cem ; Baytaş, Ayşe Filiz ; 301171037 ; Enerji Bilim ve Teknoloji
    Gözenekli ortam, hayatımızın her alanında karşımıza çıkmaktadır. Toprak, kum, seramik, pamuk, ekmek ve akciğer gibi yapılar gözenekli ortamlara örnek olarak verilebilir. Bu yapılara ek olarak su, kum ve hava filtreleri de eklenebilir. Gözenekli ortamda bir akışkan mevcut ise gözenekli ortamda akış analizleri ön plana çıkmaktadır. Gözenekli ortamda akış analizleri diğer analizlere göre daha zor ve karmaşık olabilir. Bunun nedeni daha fazla parametrenin gerekli olmasıdır. Bu parametrelerin belirlenmesi ve analiz programına doğru girilmesi için ön araştırma yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, CFD analizi kullanılarak gözenekli ortam incelenmiştir ve analiz için ANSYS-Fluent programı kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, cam bilyalar bir kolonda paketlenerek oluşturulmuş gözenekli bir ortam ele alınmıştır ve akışkan kolona değişken hızlarla girmektedir. Modelin çapı 41 mm, uzunluğu ise 0,9 m olup gözenek çapı ise 5 mm'dir. Belirtilen farklı hızlara göre Reynolds sayısı da değişmektedir ve her akışkan giriş hızı için sıcaklık ve basınç dağılımı analizleri yapılmıştır. Ayrıca, model boyunca ısıtma uygulanmaktadır. Akışkanın giriş sıcaklığı 293 K, duvardan uygulanan ısıtmanın sıcaklığı ise 373 K'dir. Akışkanın sıcaklığı bu ısıtma etkisiyle artmaktadır. Hız ve sıcaklık değerlerinin oluşturduğu ve analize etki eden sınır şartları ayrıntılı olarak incelenmiştir ve analiz girdilerinde önemli yer tutmaktadır. Akışkanın giriş hızı 0,023 m/s ile 3,26 m/s arasında değişmektedir. Akışkan giriş hızı değişiklik gösterdikçe analiz sonuçları da farklılık göstermektedir. Her farklı akışkan giriş hızı için sıcaklık ve basınç dağılımları ayrıntılı şekillerle verilmiştir. Sıcaklık analizinde modelin merkezinde olmak üzere 4 farklı nokta için sıcaklık değerleri verilmiştir. Analiz sonuçlarına göre; akışkan giriş hızı arttıkça sıcaklık değişimi azalmakta fakat basınç kaybı artmaktadır. Bu değişimler çizelgeler halinde ayrıntılı olarak ortaya konulmuştur. Basınç kaybı hızın artması ile parabolik bir şekilde gerçekleşmektedir. Akışkanın sıcaklık ve basınç analiz sonuçların ardından basınç kaybının teorik hesap ile karşılaştırılması verilmektedir. Ergun denklemine göre hesaplanan basınç kaybı değeri, analiz sonuçlarına göre kıyaslanmaktadır. Belirtilen analizler tamamlandıktan ve çalışma doğrulandıktan sonra iki parametrenin analiz sonuçlarına etkileri gözlemlenmiştir. Bu parameterlerden ilki gözeneklilik değeri, diğeri ise kolonun kademeli yapısıdır. Gözenekli ortamda gözeneklilik değerinin değişmesinin sıcaklık ve basınç sonuçlarına etkisi araştırılmıştır. Gözeneklilik değeri arttıkça sıcaklık değişimi ve basınç kaybı azalmaktadır. Çalışmanın doğrulanması için seçilen modelin ortasında küçük bir kademeli çap oluşturulmuştur ve radyüslerle geçiş sağlanmıştır. Oluşturulan kademeli çapın ölçüsü 45 mm'dir. Bu değişimin analiz çıktıları üzerindeki etkisine bakılmıştır. Kademeli çap modelinde sıcaklık değişimi kademenin olduğu bölgelerde çok küçük farklılıklar oluşturmasına rağmen akışkan çıkışında farklılık oluşturmamıştır. Basınç kaybı ise kademeli çap modelinde biraz daha azdır. Tüm analiz sonuçlarının ardından, akışkanda sıcaklık değişiminin ve basınç düşüşüsün minimumda tutulmak istenilmesi gerekebilir. Belirtilen durum için akışkan giriş hızı seçilmiştir ve optimum tasarım önerisinde bulunulmuştur.