Boru İçerisinde Yağlı Ve Yağsız Karbondioksitin Buharlaşması

Abstract

Bu çalışmada, CO2 ve CO2-yağ karışımlarının buharlaşma ısı geçiş katsayısı, basınç düşümü, akış rejimleri 6.1 ve 11.2 mm iç çaplı, yatay, pürüzsüz ve yivli bakır borular için deneysel olarak belirlenmiştir. Deneyler -15 °C ve -30 °C doyma sıcaklığında,40-400 kg/m2s kütlesel akı, 2-15 kW/m2 ısı akısı, 0.1-0.8 kuruluk derecesi ve %0-4.yağ konsantrasyonları aralıklarında gerçekleşmiştir. Çözünebilen POE yağın buharlaşma üzerindeki etkisi farklı konstrasyonlar için belirlenmiştir. Benzer deneysel koşullarda 6.1 mm iç çaplı borudaki ısı geçiş katsayısı ve basınç düşümü 11.2 mm iç çaplı borudan daha yüksektir. Bununla birlikte yağ konsantrasyonu arttıkça, kuruluk derecesinin 0.4 den yüksek olduğu koşullar için ısı geçiş katsayısı 6.1 mm iç çaplı boruda azalış gösterirken 11.2 mm iç çaplı boruda artış göstermektedir. Bu iki farklı durumun nedeni yağın kabarcıklanma ve akış rejimleri üzerindeki etkisidir. Saf ve yağ karışımlı CO2 için akış şekilleri de tespit edilmiştir.Isı geçiş katsayısı ölçüm değerleri literatürde varolan korelasyonlarla karşılaştırılmış; fakat korelasyonların çoğunun CO2 akışının ısı geçiş katsayısını doğru tahminleyemedikleri belirlenmiştir. Bu nedenle deneysel sonuçlar kullanılarak pürüzsüz boruda CO2 buharlaşma ısı geçiş katsayını tahminleyen bir korelasyon geliştirilmiştir.

In this study CO2 and CO2-oil mixture flow boiling heat transfer coefficient, horizontal pressure drop, flow regimes experimentally determined in horizontal, smooth and microfin copper tubes with inner diamater 6.1 and 11.2 mm. Experiments were carried out at saturation temperatures of -15 °C, and -30 °C, mass fluxes between 40 and 400 kg/m2s, heat fluxes ranging from 2 to 15 kW/m2, inlet vapor qualities from 0.1 to 0.8, and for oil circulation ratio from 0 to 4%. The influence of miscible POE oil on evaporation has been demostrated at various oil concentration. For the similar test condition 6.1 mm inner diamater tube had higher heat transfer coefficient and pressure drop than 11.2 mm. Meanwhile the general trend as oil circulation ratio increases is deterioration of heat transfer coefficient above vapor quality value of 0.4 for 6.1 mm smooth tube while enhancement of heat transfer coefficient for 11.2 smooth and micro fin tubes.The reason for this two different trend is oil effect on nucleation site and flow regime. Flow pattern also determined for both pure and oil mixture. A comparison between the measured heat transfer coefficient and different existing correlation investigated and most of the existing correlations failed to predict the boiling heat transfer coefficient CO2. Furthermore a new correlation developed for predicting heat transfer coefficient of CO2 in smooth tube.