Boru içerisinde kullanılan aparatlar ile ısı geçişinin iyileştirilmesi

Abstract

Enerji insanoğlu için temel ihtiyaçlardan birisidir. Her geçen yüzyıl gelişen teknoloji ve artan nüfus ile bu temel ihtiyaca olan talep artarak devam etmiştir. 21.yy'a gelindiğinde ise enerji talebi maksimum düzeye çıkmıştır. Bu yüzden araştırmacılar artan enerji ihtiyacını karşılamak için temelde iki yöntem öne sürmüşlerdir. Bunlardan ilki yeni enerji kaynakları araştırma ve geliştirme diğeri ise mevcut enerji kaynaklarından maksimum verimle yararlanmaktır. Yeni enerji kaynakları ile ilgili günümüze kadar birçok çalışma yapılmakta olup yeni bilgiler ve yeni sistemler geliştirilmektedir. Aynı şekilde enerjiyi maksimum verimle kullanmak için de birçok çalışma yapılmış olup yeni çalışmalar bunları takip etmektedir. Enerjinin verimli kullanılması üretim, iletim ve tüketim aşamalarında yapılan iyileştirmelerle mümkündür. Özellikle üretim ve iletim aşamalarında yaygın bir şekilde kullanılan ısı transferi üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Enerjinin ısı formundan başka formlara dönüşmesinde ya da tam tersi durumlarda kullanılan ısı transferini arttırmak, enerjiyi maksimum oranda verimli kullanmak için önemli bir etkendir. Isı transferi farklı fazda maddelerle, farklı şekilde tasarlanan cihazlar aracılığıyla çeşitli formlarda gerçekleşmektedir. Boru, kanal vb. gibi çeşitli malzemeler kullanılarak yapılan ısı değiştiricileri ısı transferini gerçekleştirmede bir araç olarak kullanılır. Isı transferini arttırmada ısı değiştiricilerinin tasarımının yanı sıra akıştaki türbülansı arttırmanın önemi büyüktür. Isı değiştiricisinin içerisinde dolaşan akışkanın türbülans miktarını arttırmak amacıyla ısı değiştiricisinin komponentlerine çeşitli türbülatörler yerleştirilmiştir. Yapılan bu tez çalışması kapsamında düz bir boru içerisinde türbülansı arttırmak ve dolayısıyla boyutsuz sayılarda artış sağlamak suretiyle ısı transferini arttırmak amaçlanmıştır. Bu amaçla boru içerisine çeşitli aparatlar eklenmiştir. 3-4 mm çaplarında düz krom çubuk, ve 4-5 mm çaplarında seramik bilye, 8 mm çapında 3 m uzunluğunda düz bakır bir boru içerisine yerleştirilmiştir. Akışkan olarak su kullanılmıştır. Su bir depoda belli bir sıcaklığa ulaşması için ısıtılmış ve pompa vasıtasıyla borulara basılmıştır. Farklı debi oranlarına bağlı olarak çalıştırılan sistemde çeşitli deneyler yapılarak aparatların ısı transferini arttırmaya olumlu ve olumsuz anlamdaki katkısı incelenmiştir.