Motorlu taşıtlarda kullanılan panjur tip kanatlarda ısı transferi ve akışın incelenmesi

KOCAEL ÜN VERS TES * FEN B L MLER ENST TÜSÜ

MOTORLU TA IT RADYATÖRLER NDE KULLANILAN PANJUR

T P KANATLARDA ISI TRANSFER VE AKI IN NCELENMES

YÜKSEK L SANS

Makina Müh. Serkan ÇET N

Anabilim Dal(: Makina Mühendisli,i

Dan(-man: Yrd. Doç. Dr. Hasan KARABAY

ÖNSÖZ

Otomotiv sektöründe araçlarda kullan lan parçalar n kaplad klar hacimlerin ve a rl klar n n azalt lmas rekabet artlar ndan ötürü oldukça önemlidir. Özellikle motorlar n ve so utma paketlerinin kaplad hacimler önem ta maktad r. So utma paketinin kaplad hacmin azalt lmas amac ile günümüzde araç radyatörlerinde

a rtmal tip kanatlar kullan lmaktad r. Bu nedenle havan n a rtmal tip kanatlar n içerisindeki hareketin ve kanatc klar üzerindeki s ta n m katsay s da l m ,

a rtmal tip kanatlar n geli tirilmesi aç s ndan büyük önem ta maktad r.

Motorlu ta t radyatörlerinde kullan lan panjur tip kanatlarda s transferi ve ak n incelenmesi konusunda beni fikir ve tecrübeleri ile yönlendiren, çal malar mda beni destekleyen Say n Hocam Yrd. Doç. Dr. Hasan KARABAY‘a , Hiçbir zaman maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen annem Huri ÇET0N ve babam Ergin ÇET0N ‘e sonsuz te ekkürlerimi sunar m.

Ç NDEK LER ÖNSÖZ...i 0Ç0NDEK0LER ... ii 4EK0LLER D0Z0N0 ... iii TABLOLAR L0STES0...v S0MGELER D0Z0N0... vi ÖZET... vii

0NG0L0ZCE ÖZET... viii

1 G0R04... 1

2 L0TERATÜR... 2

2.1Fpiçin yap lan geçmi çal malar. ... 3

2.2FLiçin yap lan çal malar ... 9

2.3Lpiçin yap lan çal malar...11

2.4> için yap lan çal malar...12

3 DENEYSEL ÇALI4MA ...19

3.1Testleri Yap lan Radyatör...19

3.1.1Test düzene i ...20

3.1.2Test sonuçlar ...20

3.2A-N Yöntemi ve Kullan lan De i kenlerin Hesaplanmas ...21

3.2.1Hava taraf için kullan lacak de i kenlerin hesaplanmas ...23

3.2.2Su taraf için kullan lacak de i kenlerin hesab ...23

3.3Hesaplamalar...24

3.4Sonuçlar ...26

4 SAYISAL MODELLEME (HAD)...27

4.1Analizi Yap lacak Model ...28

4.1.1Grid yap s ...29 4.2S n r 4artlar ...31 4.3Matematik Denklemler ...32 4.3.1Türbülans Modeli ...32 4.3.2Çözücü...33 4.4HAD Sonuçlar ...33 4.4.1Hava ak Sonuçlar ...34 4.4.2Is l Sonuçlar ...38

4.5Test ve HAD analizi sonuçlar n n kar la t r lmas ...42

4.6HAD analizi ve A-N Sonuçlar n n Kar la t r lmas ...43

5 FARKLI PARAMETRELER0N0N ISI TRANSFER0NE ETK0S0N0N 0NCELENMES0.45 5.14a rtma Say s n n Is Transferine Etkisi...45

5.1.1Farkl 4a rtma Say s na Sahip Modeller ...45

5.1.2Farkl a rtma say s na sahip modellerin sonuçlar ...46

5.2Kanat Yüksekli inin Is Transferine Etkisi...48

5.2.1Farkl yüksekliklere sahip modeller...48

5.2.2Farkl Kanat yüksekli ine sahip modellerin analiz sonuçlar ...48

6 BULGULAR VE TARTI4MA ...52

SONUÇLAR VE ÖNER0LER...54

KAYNAKLAR ...55

EK LLER D Z N

4ekil 2.1: Artt r lm yüzeyli s de i tirgeçlerinin genel yap s [1]... 2

4ekil 2.2: Panjur kanatlara ait geometrik parametreler... 3

4ekil 2.3: Hsieh ve Jang (2007) nin deneylerinde kulland fin geometrisi [2] ... 4

4ekil 2.4: Is geçi katsay s n n hava giri h z na göre farkl fin geometrilerinde de i imi[2] ... 5

4ekil 2.5: Bas nç dü ümünün hava giri h z na göre farkl fin geometrilerinde de i imi[2] ... 5

4ekil 2.6: Malapure ve di . (2007) nin çal malar nda kulland model [3] ... 6

4ekil 2.7: Malapure ve di . (2007) nin çal malar nda kulland modelin s n r ko ullar [3] ... 6

4ekil 2.8: Is transferinin Reynolds ile de i imi Lp=0,81 mm, Fh = 11 mm, > = 29 [3] ... 8

4ekil 2.9: Bas nç dü ümünün Reynolds ile de i imi Lp=0,81 mm, Fh= 11 mm, > = 29 [3] ... 9

4ekil 2.10: Is transferi katsay s n n hava giri h z na göre farkl kanat geometrilerinde de i imi [4] ...10

4ekil 2.11: Bas nç dü ümünün hava giri h z na göre farkl kanat geometrilerinde de i imi [4] ...10

4ekil 2.12: Kanatc k uzunlu unun, optimum kanatc k aç s nda s transferi katsay s na etkisi [3] ...11

4ekil 2.13: h n kanatc k aç s ile de i imi [3] ...12

4ekil 2.14: DeJong ve. Jacobi (2007) nin deneylerinde kulland model [5] ...13

4ekil 2.15: Resirkülasyon ve kar k dönme bölgeleri [5]...14

4ekil 2.16: > = 18 , Fp/Lp= 1.09 [5]...15

4ekil 2.17: > = 28 , Fp/Lp= 1,09 [5] ...15

4ekil 2.18: > = 22 , Fp/Lp= 1,2 [5] ...16

4ekil 2.19: Çe itli kanat say s ve kanatc k aç s na göre modellerin Reynolds – Sherwood say lar n n kar la t r lmas [5] ...17

4ekil 2.20: 15 ve 3 kanatl geometrilerin Reynolds say s na göre Sherwood say s kar la t rmas [5] ...17

4ekil 3.1: Testleri yap lan Radyatör ve Kanat Geometrisi...19

4ekil 4.1: HAD analizi yap lacak kanat demeti ...27

4ekil 4.2: Basitle tirilme yap lan bölgeler ...28

4ekil 4.3: Analizi yap lacak olan basitle tirilmi model. ...28

4ekil 4.4: Alüminyum ve havan n kesi ti i bölgedeki grid yap s ...29

4ekil 4.5: Alüminyum ve hava taraf ndaki mesh yap s ...30

4ekil 4.6: Hava giri ve ç k k sm ndaki Mesh yap s ...30

4ekil 4.7: S n r artlar n n verilece i eksenler ...31

4ekil 4.8: Alüminyum duvarlar ndaki s cakl k de i imi ...33

4ekil 4.9: H z vektörleri, Bas nç ve s cakl k de i imlerinin gösterilece i düzlem ...34

4ekil 4.10: Kanatc klar aras ndaki h z vektörleri...35

4ekil 4.11: 4a rtma kanatc klar n n çevresindeki h z vektörleri ...36

4ekil 4.12: 4a rtma kanatc klar n n etraf ndaki h z da l m ...36

4ekil 4.13: Kanatc klar etraf ndaki h z vektörleri...37

4ekil 4.14: Kanatc klar etraf ndaki h z da l m ...37

4ekil 4.17: Bas nç de i imi ...40

4ekil 4.18: Hava S cakl n n de i imi ...41

4ekil 4.19: Test ile HAD analizi sonuçlar kar la t rmas ...42

4ekil 4.20: E-N ve HAD Sonuçlar n n Kar la t r lmas ...43

4ekil 5.1: Farkl 4a rtma Say lar na Sahip modellerin geometrik ölçüleri ...45

4ekil 5.2: 4a rtma say s na ba l olarak Is transferindeki de i im ...47

4ekil 5.3: 4a rtma Say s için St.Pr(2/3) _{– Re e risi ...47}

4ekil 5.4: Kanat yüksekli ine ba l olarak s geçi inin de i imi...50

TABLOLAR L STES

Tablo 2.1: Hsieh ve Jang (2007) nin deneylerinde kulland modelin geometrik

ölçüleri[2] ... 4

Tablo 2.2: Malapure ve di . (2007) nin çal malar nda kulland modele ait geometrik ölçüler [3] ... 7

Tablo 2.3: Malapure ve di . (2007) yapt çal malar neticesinde elde etti i veriler [3] ... 7

Tablo 2.4: FLnin incelendi i modellerin geometrik ölçüleri [4] ... 9

Tablo 2.5: DeJong ve. Jacobi (2007) nin deneylerinde kulland modele ait geometrik veriler [5] ...13

Tablo 3.1: Test 4art lar ve Sonuçlar...21

Tablo 3.2: A-N yönteminde kullan lan veriler...25

Tablo 3.3: NTU yöntemi ile bulunan de erler ...26

Tablo 4.1: S n r 4artlar ...31

Tablo 4.2: HAD ve Test Sonuçlar n n Kar la t rmas ...42

Tablo 4.3: HAD analizi sonucu hesaplanan de erler...43

Tablo 5.1: Farkl 4a rtma say lar na sahip modellere ait veriler ve sonuçlar ...46

Tablo 5.2: Farkl yüksekliklere sahip modellerin geometrik ölçüleri ...48

S MGELER D Z N

A Is transferi alan [m2_]

A0 Radyatörün Kanats z haldeki s transferi alani [m2]

Ac Ak taki minimum kesit alan [m2]

Ak Kanatlar n Toplam Alan [m2]

C C Say s [Boyutsuz]

Ch Hava için Is l Kapasite Debisi [J/s.K]

Cp Sabit Bas nçta Özgül Is [J/kg.K]

Cs S v için Is l Kapasite Debisi [J/s.K]

Dh Hidrolik Çap [m]

Ft,T Fin Kal nl [mm]

Fh Fin Yüksekli i [mm]

FL Fin Uzunlu u [mm]

Fp Ik fin aras mesafe [mm]

G Kütle Ak s [kg/m2_.s]

K Toplam Is Transfer katsay s [W/m2.K]

L Derinlik [mm]

Lh Louver fini yüksekli i [mm]

Lp Louver fini uzunlu u [mm]

Nu Nusselt [Boyutsuz]

NTU NTU Say s [Boyutsuz]

P Ak kesitindeki slak çevre [m]

Pr Prandtl [Boyutsuz]

Re Reynolds [Boyutsuz]

Rh Hidrolik yar çap [m]

Sh Sherwood [Boyutsuz]

St Stanton Say s [Boyutsuz]

Tc Ç k S cakl [C] Tg Giri S cakl [C] h Is ta n m katsay s [W/m2_.K] k Is iletim Katsay s [W/m.K] m Kütlesel Debi [kg/s] v H z [m/s] µ Dinamik Viskosite [kg/m.s] W Yo unluk [kg/m3_] > Louver aç s [Do_]

A Is De i tiricisi Etkenli i [Boyutsuz]

ÖZET

MOTORLU TA IT RADYATÖRLER NDE KULLANILAN PANJUR T P KANATLARDA ISI TRANSFER VE AKI IN NCELENMES

Serkan ÇET N

Anahtar Kelimeler: Is De i tirgeci, Radyatör, Panjur tip Kanat, Kanatc k, HAD

analizi, Hesaplamal Ak kanlar Dinami i

Özet: Bu çal mada, 4a rtmal tip kanatlar n HAD analizleri yap lm ve analiz

sonuçlar daha önce yap lan testlerin sonuçlar ile kar la t r lm , Kanatlar aras ndaki hava ak ve kanatc klar üzerindeki s ta n m katsay s da l mlar incelenmi tir. Test ile analiz sonuçlar n n Stanton-Prandtl n Reynolds a göre de i imi ve matematiksel yöntemler ile kar la t r lmas nda sonuçlar n birbirine oldukça yak n oldu u görülmü tür.

Ayr ca a rtma say s n n ve kanat yüksekli inin s transferini nas l etkileyece inin görülebilmesi için farkl geometriler üzerinde analizler yap lm t r. Bu analizler sonucunda ise a rtma say s n n azalt lmas n n s trasferini az bir miktar artt rd görülmü tür. Kanat yükseklli inin etkisi incelendi inde yüksekli in artmas ile s transferinde belirgin bir art görülmü tür.

NG L ZCE ÖZET

INSPECTION OF THE HEAT TRANSFER AND FLOW IN THE LOUVERED FINS USED IN THE VEHICLE RADIATORS

Serkan ÇET N

Keywords: Heat Exchanger, Radiator, Louver Fins, Fins, CFD Analyses,

Computational Fluid Dynamics

Abstract: In this study, Louvered fins CFD analysis has been done and analysis the

results are compared with available experimental data’s, air flow between fins and heat transfer coefficients distribution on the fins has been investigated. It has been seen that the results on the comparison between test and analysis results for the coolant air outlet temperature and the mathematical method are very close to each other.

Additionally to see how the fin height and turnover quantity effect heat transfer, analysis on different models has been done. As a result of this analysis, it has been seen that decreasing of turnover quantity redounded heat transfer. When the fin heights effect has been investigated, significant increasing at heat transfer has been seen by the increasing of the fin height.

1 G R

Is de i tirgeçleri bir ak kandan di erine s transfer etmek amac ile kullan lan cihazlard r. Birçok uygulamada ak kanlar n kar mamas için ak kanlar bir yüzey ile birbirlerinden ayr tutulur. Azda olsa kar t r c l tiplerine rastlanabilir.

Is e anjörleri iklimlendirme, s tma, so utma ve kimyasal prosesler gibi sanayide birçok alanda kullan lmaktad r. Özellikle motorlu ta tlarda radyatörler, motor so utma i levi görmektedir.

Günümüzde özellikle otomotiv sanayisinde a rl k ve yer tasarrufu amac ile daha kompakt radyatörler tercih edilmektedir. Is de i tirgeçlerinde daha az hacimde daha fazla s transferi gerçekle tirme amac ile s ta n m katsay s dü ük olan ak kan taraf nda alan artt r m yap lmaktad r. Bu alan artt r m s transferi olan yüzeye kanatlar eklenerek yap lmaktad r.

Is transferi yüzey alan artt r m nda birçok kanat çe idi vard r. Dalgal tip kanatlar, i ne tip kanatlar, delikli tip kanatlar ve panjur tip kanatlar s de i tirgeçlerinde yayg n olarak kullan lan kanat tiplerinden baz lar d r.

Bu çal mada ilk olarak panjur tip kanatc klar üzerine daha önce yap lan çal malar aktar lacak, ard ndan daha önce testleri yap lm bir radyatörde kullan lan panjur kanatlar n HAD analizleri yap lacakt r. Daha sonra HAD analizleri neticesinde elde edilen sonuçlar test sonuçlar ile kar la t r lacak ve son olarak kanatc k yüksekli i ve a rtma say s n n s transferine ve verimlili e etkileri incelenecektir.

2 L TERATÜR

Louvered Finler (Panjur kanatlar) s de i tirgeçlerinde s transferi yüzeyini artt rma amac ile kullan lan geometrilerdir. Panjur tipi kanatlar, s transfer alan n n artt r larak ortalama s transferinin artt r lmas amac yla birçok s de i tirgeci tasar m nda mevcuttur. 4ekil 2.1 de Panjur tip kanatlar n da kullan ld artt r lm yüzeyli s de i tirgeçlerinin genel yap s gösterilmektedir.

4ekil 2.1: Artt r lm yüzeyli s de i tirgeçlerinin genel yap s [1]

4ekil 2.1 de üst ve alt k s mda gösterilen plakalar üzerinden s ta n m katsay s daha yüksek olan ak kan geçirilir. 0ki plaka aras na s k t r lan kanatlar aras ndan ise s ta n m katsay s daha dü ük olan ak kan geçirilir. Kanatlar aras ndan s transfer katsay s daha dü ük olan ak kan n geçirilmesinin nedeni, s transfer alan n n artt r lmas ve dolay s ile s transferinin kanatlar yard m ile artt r lmas d r.

Daha az hacimde daha fazla s transferi sa lamas nedeni ile özellikle otomotiv sektöründe, araç radyatörlerinde panjur tip kanat yap lar tercih edilmektedir. 4ekil 2.2 de Panjur tipi kanata ait geometrik parametreler gösterilmektedir.

4ekil 2.2: Panjur kanatlara ait geometrik parametreler

4ekil 2.2 de gösterilen panjur kanatta, > ile gösterilen aç , kanatc klar n yatay do rultu ile yapt klar aç d r ve kanatc k aç s (Louver aç s ) olarak isimlendirilir. Fh

ise kanat yüksekli idir. Lpile göstertilen uzunluk ise kanatc k uzunlu udur. FL, kanat

uzunlu udur ancak kimi kaynaklarda kanat derinli i olarak da adland r lmaktad r. Fp

kanat s kl d r ve iki kanat aras ndaki mesafe olarak tan mlanmaktad r.

Bu bölümde, panjur tipi kanatlar üzerine daha önce yap lan çal malar anlat lacak ve çal malar neticesinde ula lan sonuçlar gösterilecektir. Geçmi te panjur tip kanat yap s üzerine yap lan çal malar Deneysel, Nümerik ve Hesaplamal Ak kanlar Dinami i analizi (HAD) olarak 3 k sma ayr labilir.

2.1 Fpiçin yap7lan geçmi9 çal79malar.

Hsieh ve Jang (2007) [2] farkl Fp, FL ve > için türetti i modelleri 250 x 200 lük bir

radyatör de denemi tir. Kullan lan modeller ve geometrik ölçüleri 4ekil 2.3 te verilmi tir. Kullan lan panjur tip kanat modelinde bir a rtma mevcuttur.

4ekil 2.3: Hsieh ve Jang (2007) nin deneylerinde kulland fin geometrisi [2]

Tablo 2.1 de Hsieh ve Jang (2007) nin deneylerinde kulland modellerin geometrik ölçüleri verilmektedir. Deneylerde kulland bu modellerde sadece Fpve FLölçülerini

de i tirmi di er ölçüleri sabit tutmu tur.

Tablo 2.1: Hsieh ve Jang (2007) nin deneylerinde kulland modelin geometrik ölçüleri[2]

No Fp Fh FL Ft > Lp 1 2 8 65 0,2 28 1,2 2 2,25 8 65 0,2 28 1,2 3 2,5 8 65 0,2 28 1,2 4 2 8 53 0,2 28 1,2 5 2,25 8 53 0,2 28 1,2 6 2,5 8 53 0,2 28 1,2

FL= 65 - 53 lik 2 farkl tüp ve Fp= 2 – 2,25 – 2,5 lik 3 farkl fin geometrisi ile yap lan

deneyler sonucunda elde edilen s ta n m katsay s (h) 4ekil 2.4 de ve ve Bas nç dü ümü verileri 4ekil 2.5 de grafik halinde gösterilmi tir.

4ekil 2.4: Is geçi katsay s n n hava giri h z na göre farkl fin geometrilerinde de i imi[2]

4ekil 2.5: Bas nç dü ümünün hava giri h z na göre farkl fin geometrilerinde de i imi[2]

4ekil 2.4 ve 4ekil 2.5 de görüldü ü gibi kanat s kl azald kça, s transfer katsay s ve bas nç dü ümü, ayn giri h z nda artmaktad r. [2]

Malapure ve di . (2007) [3] yapt HAD çal mas nda modellerinde 0,05 mm lik saçtan yap lm bak r kanat kullanm t r. Kulland modellerin ço unda tek s ra kanat kullanm , sadece 3 modelde 2 s ra kanat kullanm t r. 4ekil 2.6 da, analiz etti i modellere ait geometrik ölçüler verilmi tir.

4ekil 2.6: Malapure ve di . (2007) nin çal malar nda kulland model [3]

4ekil 2.7 de Malapure ve di . (2007) nin analizlerinde kulland modeller için uygulad s n r artlar gösterilmi tir. Analizlerde Kat taraf olan alüminyum kanatc klar modellenmemi , onun yerine tüm kanatc k duvarlar na ve tüp duvarlar na sabit s cakl k s n r art uygulanm t r. Ak n süreklili inin sa lanmas için ise üst ve altta simetri olarak gösterilen bölgelere periyodik s n r art tan mlam t r.

4ekil 2.7: Malapure ve di . (2007) nin çal malar nda kulland modelin s n r ko ullar [3]

Tablo 2.2 de Malapure ve di . (2007) nin çal malar nda kulland modellerin geometrik ölçüleri verilmi tir. Malapure ve di . (2007) Ft haricindeki di er tüm

geometrik parametreleri kombinasyonlar halinde de i tirerek her geometrik ölçünün s transferine etkisini görmeyi amaçlam t r.

Tablo 2.2: Malapure ve di . (2007) nin çal malar nda kulland modele ait geometrik ölçüler [3] Fp Fh FL Ft > Lp 1 2,02 11 41,6 0,05 25,5 1,4 2 3,25 11 41,6 0,05 25,5 1,4 3 1,65 11 41,6 0,05 25,5 1,4 4 2,09 11 41,6 0,05 21,5 1,4 5 2,03 11 41,6 0,05 28,5 1,4 6 2,15 11 21,6 0,05 25,5 1,4 7 1,7 11 21,6 0,05 25,5 1,4 8 2,11 11 41,6 0,05 29 0,81 9 1,72 11 41,6 0,05 29 0,81 10 3,33 11 41,6 0,05 29 0,81 11 2,18 11 41,6 0,05 30 1,1 12 2,16 11 41,6 0,05 20 0,81 13 2,16 8 41,6 0,05 28 1,1 14 2,17 14 41,6 0,05 22 1,1 15 2,17 8 41,6 0,05 22 1,1

Malapure ve di . (2007) yapt çal malar sonucu deneysel ve say sal hesaplamalar ile elde etti i St say lar Tablo 2.2 te verilmi tir. Tablo 2.2 teki Ste de erleri Deneysel verilerden, Stc de erleri ise hesaplamal verilerden gelen sonuçlar n neticesinde elde edilen Stanton say lar d r.

Tablo 2.3: Malapure ve di . (2007) yapt çal malar neticesinde elde etti i veriler [3] Model Numaras

1 2 3 4

Red Ste Stc Ste Stc Ste Stc Ste Stc

400 0,057 0,066 0,062 0,073 0,052 0,058 0,05 0,067 600 0,047 0,049 0,049 0,057 0,04 0,043 0,04 0,051 800 0,039 0,041 0,043 0,048 0,034 0,036 0,033 0,042 1000 0,035 0,036 0,038 0,043 0,029 0,031 0,029 0,037 2000 0,023 0,025 0,027 0,029 0,019 0,02 0,019 0,023 3000 0,019 0,023 0,02 0,025 0,016 0,02 0,015 0,0189 4000 0,017 0,019 0,018 0,024 0,013 0,014 0,013 0,02 Model Numaras 5 6 7 8

Red Ste Stc Ste Stc Ste Stc Ste Stc

400 0,06 0,068 0,068 0,068 0,056 0,062 0,059 0,085 600 0,048 0,051 0,05 0,052 0,042 0,046 0,05 0,065 800 0,039 0,042 0,042 0,043 0,037 0,037 0,045 0,055 1000 0,037 0,0369 0,038 0,0375 0,032 0,032 0,04 0,049 2000 0,023 0,024 0,025 0,0239 0,023 0,019 0,028 0,032 3000 0,019 0,02 0,02 0,022 0,019 0,024 0,021 0,029 4000 0,017 0,018 0,017 0,019 0,017 0,0198 0,019 0,024

Tablo 2.3 (Devam): Malapure ve di . (2007) yapt çal malar neticesinde elde etti i veriler [3]

Model Numaras

9 10 11 12

Red Ste Stc Ste Stc Ste Stc Ste Stc

400 0,062 0,071 0,033 0,049 0,062 0,078 0,049 0,066 600 0,051 0,055 0,038 0,062 0,05 0,06 0,048 0,055 800 0,045 0,046 0,039 0,051 0,043 0,05 0,043 0,049 1000 0,04 0,04 0,04 0,045 0,038 0,043 0,039 0,044 2000 0,025 0,035 0,03 0,031 0,025 0,028 0,028 0,031 3000 0,02 0,027 0,023 0,028 0,021 0,025 0,02 0,025 4000 0,018 0,022 0,02 0,023 0,018 0,02 0,017 0,0209 Model Numaras 13 14 15

Red Ste Stc Ste Stc Ste Stc

400 0,061 0,084 0,068 0,074 0,05 0,07 600 0,052 0,062 0,055 0,06 0,045 0,055 800 0,043 0,052 0,047 0,05 0,039 0,045 1000 0,038 0,044 0,04 0,043 0,035 0,039 2000 0,024 0,029 0,026 0,0267 0,023 0,025 3000 0,02 0,027 0,02 0,026 0,019 0,23 4000 0,018 0,021 0,07 0,079 0,017 0,21

Malapure ve di . (2007) n n farkl kanat s kl na sahip modellerin s transferinin ve bas nç dü ümünün Reynolds say s na göre de i imini elde etti i grafik 4ekil 2.8 da verilmi tir. Kullan lan modellerde yaln zca Fp ölçüsünü de i tirmi , di er ölçüleri

sabit tutmu tur.

4ekil 2.8 de görüldü ü gibi, iki kanat aras ndaki mesafenin 3.33 mm den 2.11 e dü ürülmesi ile s transferinde bir art m olmu tur. Ancak, 2.11 ile 1.72 mm kanat s kl kl modeller aras nda, s transferi aç s ndan bir fark görülmemi tir. [3]

4ekil 2.9: Bas nç dü ümünün Reynolds ile de i imi Lp=0,81 mm, Fh= 11 mm, > = 29 [3]

4ekil 2.9 de, Fin aral n n azalmas ile bas nç dü ümünde bir artma olmu tur. Bunun nedeni, iki kanat aras ndaki mesafenin dü mesi ile kanatc klar n s n r tabaka ve vorteks olu umunda daha etkili olmas ve kanatc klar aras ndan akan havan n art k rahat geçememesidir.

2.2 FLiçin yap7lan çal79malar

Dong ve di . (2007) [4] nin FLüzerine yapt çal mada kulland geometriye (4ekil

2.3) ait veriler a a daki tabloda verilmi tir.

Tablo 2.4: FLnin incelendi i modellerin geometrik ölçüleri [4]

No Fp Fh FL Ft > Lp

12 2 8,9 65 0,15 22 1,2

13 2 8,9 53 0,15 22 1,2

FL= 36,6 – 53 – 65 lik 3 farkl geometri ile yap lan deneyler sonucunda elde edilen

h-Re de i imi 4ekil 2.10 te ve Bas nç dü ümü 4ekil 2.11 te grafik halinde gösterilmi tir.

4ekil 2.10: Is transferi katsay s n n hava giri h z na göre farkl kanat geometrilerinde de i imi [4]

4ekil 2.11: Bas nç dü ümünün hava giri h z na göre farkl kanat geometrilerinde de i imi [4]

4ekil 2.10

ve

4ekil 2.11

da görüldü ü gibi, kanat uzunlu unun s geçi i katsay s nda ve bas nç dü ü lerinde etkisi oldu u aç kt r. Kanat uzunlu unun, ayn hava giri h z nda azalmas ile s transferi katsay s artmakta, bununla beraber bas nç dü ümü de artmaktad r. [4]

Kanat uzunlu unun %44 artt r lmas ile dü ük hava giri h zlar nda bas nç dü ümündeki art s transferindeki art a nazaran daha fazlad r. Ancak yüksek hava giri h zlar nda kanat uzunlu unun artmas ile bas nç dü ümündeki art ve s transferindeki art yüzde olarak birbirine oldukça yak nd r.

2.3 Lpiçin yap7lan çal79malar.

Daha önce Ba l k 2.1 de Malapure ve di . (2007) nin çe itli modeller için yapt çal malar n sonuçlar verilmi ti. Bu çal malara göre farkl kanat s kl klar na sahip modellerde, ortalama s geçi katsay s n n kanatc k uzunlu una göre de i imi a a da gösterilmi tir. Kanatc klar n yatay ile yapt aç 28 derecedir.

4ekil 2.12: Kanatc k uzunlu unun, optimum kanatc k aç s nda s transferi katsay s na etkisi [3]

Kanatc k uzunlu unun azalmas , hava ak n kesintiye u ratan ince s n r tabaka olu umuna neden olmaktad r. Fakat belirli bir kanatc k uzunlu undan sonra bas nç dü ü leri büyümektedir. Bu nedenle optimum kanatc k uzunlu unu 0.81 mm alm t r. [4] Lp nin 0.81 mm den daha küçük de erlerde bas nç dü ü lerinin artmas n n nedeni hava ak m n n kanatc k do rultusunu izlememesi ve bu nedenle

2.4 < için yap7lan çal79malar.

Daha önce, Bölüm 2.1 de, Malapure ve di . (2007) [3] nin çe itli modeller için yapt çal malar n sonuçlar verilmi ti. Bu çal malara göre farkl kanatc k uzunluklar na sahip modellerde, ortalama s geçi katsay s n n kanatc k aç s na göre de i imi a a da gösterilmi tir.

4ekil 2.13: h n kanatc k aç s ile de i imi [3]

4ekil 2.13 da, s geçi katsay s n n kanatc k aç s 28 e yakla t kça artt , daha sonra azald görülmektedir. Is geçi katsay s ndaki art , kanatc k aç s n n 28 dereceye gelmesi ile yüksek Reynolds say lar nda ak n kanatc k aç s do rultusunda hareket etmesinden kaynaklanmaktad r. [3].

DeJong ve. Jacobi (2007) [5] yapm oldu u çal mada, ak deneysel olarak gözlemlemi , farkl kanat say lar ve kanatc k aç lar için de erlendirmeler yapm t rlar. Deneylerinde kulland model geometrisi 4ekil 2.14 te boyutlar Tablo 2.5 da a a da verilmi tir.

4ekil 2.14: DeJong ve. Jacobi (2007) nin deneylerinde kulland model [5]

Tablo 2.5: DeJong ve. Jacobi (2007) nin deneylerinde kulland modele ait geometrik veriler [5]

Örnek

No Fh > Lp Fp/Lp Maksimum Fin Say s

1 70,6 18 11,90 1,09 12

2 70,6 18 11,90 1,09 12

3 70,6 22 11,90 1,20 15

DeJong ve. Jacobi (2007) deneylerinde, kanatlar farkl deney ko ullar nda görme maksad ile ay rabilmek için kanat aralar na konulabilen hareketli duvarlar kullanm t r, bu duvarlar n yüksekli i 71 mm, derinli i ise duvar n konumuna göre 152 – 243 mm aras nda de i mektedir.

4ekil 2.15 te Kanatc klar aras nda olu an resirkülasyon ve kar k dönme bölgeleri gösterilmi tir. Resirkülasyonar n gözlendi i ve ilk olarak gösterilen ak ta Reynolds say s 510, > aç s 25 ve Fp/Lporan 1 dir. Kar k dönme bölgelerinin gözlemlendi i

4ekil 2.15: Resirkülasyon ve kar k dönme bölgeleri [5]

4ekil 2.15 te gösterilen 1.resirkülasyon bölgesi kanatc n hemen üst kesiminde meydana gelmi tir. 2. resirkülasyon bölgesi kanatc n alt bölümünde 3. resirkülasyon bölgesi ise hava ak m n n kanatc ktan ayr ld bölgede olu mu tur. 1. ve 2. resirkülasyon bölgelerinde hava de i imi daha az oldu undan s transferini olmusuz yönde etkilemesi kuvvetle muhtemeldir.

Reynolds un 510 dan 820 ye ç kmas ile resirkülasyonlar yerini kar k dönmelere b rakmaktad r. Kar k dönme bölgeleri kanatc n hemen alt nda ve üstünde olu maktad r. Hava ak daha h zl oldu undan kar k dönmeler içerisinde hava de i imi daha fazla olmaktad r ve bu durum s transferini, yüksek Reynolds say lar nda artt rmaktad r.

DeJong ve. Jacobi (2007) Yapt deneysel çal malarda 3 ve 12 kanat say s na sahip modeller denemi , ve elde etti i verilerden Sherwood ve Reynolds say lar hesaplam ve her geometri için bu say lara göre de erlendirmeler yapm t r. 4ekil 2.16, 4ekil 2.17 ve 4ekil 2.18 da farkl Reynolds say lar için her bir kanatc ktaki Sherwood say s n n de i imi gösterilmektedir.

4ekil 2.16: > = 18 , Fp/Lp= 1.09 [5]

4ekil 2.18: > = 22 , Fp/Lp= 1,2 [5]

Üç kanatl ve 15 kanatl 4ekil 2.16 te gösterilen > = 18 ve Fp/Lp= 1.09 olan modelde

her Reynolds say s için hava giri taraf ndan a rtmaya do ru, kanatc klarda Sh de erleri artmakta, a rtma da önemli bir dü ü meydana gelmekte ve a rtma kanatc ndan ç k a do ru Sherwood say s nda yine bir ç k gözlemlenmektedir.

DeJong ve. Jacobi (2007) yapt deneysel çal malardan elde etti i sonuçlar de erlendirdi inde, Dü ük reynolds larda , üç kanata sahip modeldeki Sherwood say s n n 15 kanatl olan modele göre daha dü ük oldu unu, fakat yüksek Reynolds say lar için bunun tersinin gerçekle ti ini görmü tür. [5]

12 ve 15 kanata sahip geometrilerde, a rtma kanatc ndaki Sherwood say s n n giri taraf ndaki kanatc n Sherwood say s ndan oldukça dü ük oldu unu gözlemlemi ve bunun nedeninin a rtma kanatc n n boyunun, di er kanatc klardan yakla k 3 kat uzun olmas na ve böylece ortalama s n r tabaka kal nl n n di er kanatc klara göre daha büyük olmas ile ilgili oldu unu belirtmi tir. Fakat bu dü me, Yüksek Reynolds lar hariç, 3 kanatl modelde çok belirgin de ildir. [5]

4ekil 2.19: Çe itli kanat say s ve kanatc k aç s na göre modellerin Reynolds – Sherwood say lar n n kar la t r lmas [5]

28 ve 18 derecelik kanatc k aç lar n n kar la t rmalar nda, 28 derecelik kanatc k aç s na sahip modelin Sherwood say s n n di er modelden daha yüksek oldu u görülmü tür. [5]

4ekil 2.20: 15 ve 3 kanatl geometrilerin Reynolds say s na göre Sherwood say s kar la t rmas [5]

4ekil 2.20 de Dü ük reynolds say lar nda, büyük ayr lma bölgelerinin kütle transferini azaltt , bunun da 3 kanatl modelin ortalama kütle transferinin, periyodik artlara sahip di er modellerden daha dü ük olmas na neden oldu u görülmü tür. Daha yüksek Reynolds say lar nda ise oldukça karars z olan ak kütle transferini artt rm t r. [5] 500 Re gibi Dü ük reynolds say lar nda üç ve 15 kanatl modeller aras ndaki ortalama Sh say lar ndaki fark Reynolds say s 1000 e ula t nda kapanmaktad r. Reynolds say s 1500 e yakla t kca üç kanatl modelin Sh say s giderek artmakta ve 15 kanatl geometrinin Sh say s ile aras ndaki fark artt rmaktad r.

3 DENEYSEL ÇALI MA

Radyatörlerin tasar m a amas nda, LMTD (Logarithmic Mean Temperature Difference) ve NTU (The Number of Transfer Units) gibi matematiksel yöntemler kullan lmaktad r. Bu yöntemler yard m ile, s de i tirgecinin kapasitesi ve verimi bulunabilmektedir.

Bu bölümde, Testleri yap lan radyatörden al nan veriler A-N yöntemi ile de erlendirilecek, ve radyatörün etkinli i belirlenecektir. Bu Tezde deneysel bir çal ma yap lmam , daha önce yap lan test ve deneylerden al nan sonuçlar de erlendirilmi ayr ca yap lan testlerin deney düzenekleri aç klanm t r.

3.1 Testleri Yap7lan Radyatör

Test edilen radyatörde ve kanata ait geometrik bilgiler 4ekil 3.1 de verilmi tir. Kanat yap s olarak üç a rtmal panjurlu tip kanatc klar kullan lm t r.

Kanat malzemesi olarak alüminyum tercih edilmi tir. Kanat kal nl 0.08 mm ve kanatc k aç s 28 derecedir. Kanatc k uzunlu u ise 1,1 mm dir.

Motordan gelen so utucu ak kan olan suyun geçece i kanallar 0,4 mm kal nl nda alüminyumdan yap lm t r. Yükseklikleri 2,05 mm geni likleri ise 40 mm dir. Radyatörde so utucu ak kan olarak %50 glikol katk l su kullan lm t r.

3.1.1 Test düzene?i

Testlerde, bilgisayar yard m ile kontrol edilen test düzene i kullan lmaktad r. Düzenek, arac simüle edecek ekilde tasarlanm t r. Hava debisi - s cakl , so utucu ak kan debisi-s cakl kontrol edilebilmektedir.

Test s ras nda hava giri s cakl radyatörün ön taraf ndan 1 cm uzakl kta bulunan 9 adet termo eleman yard m yla ölçülmektedir. Ölçülen s cakl klar n ortalamas al narak radyatör hava giri s cakl saptanmaktad r. Radyatörün arka k sm nda ve radyatöre 1 cm uzakl kta bulunan 5 adet termo eleman yard m yla da radyatör hava ç k s cakl klar ölçülmektedir. Bu 5 noktadan ölçülen de erlerin ortalamas al narak radyatör hava ç k s cakl belirlenir.

Radyatöre giren so utucu ak kan n s cakl , radyatör giri inden 5 cm ve 6 cm uzakl kta bulunan 2 adet termo eleman yard m yla ölçülür. Bu termo elemanlar yard m yla elde edilen de erlerin ortalamalar al narak radyatöre giren so utucu ak kan n s cakl belirlenir. Radyatörden ç kan so utucu ak kan n ç k s cakl ise, yine giri s cakl nda oldu u gibi radyatör ç k ndan 5 cm ve 6 cm uzakl kta 2 adet termo eleman yard m yla ölçülür. 5 cm ve 6 cm’den ölçülen bu de erlerin ortalamas al narak radyatörden ç kan so utucu ak kan n s cakl belirlenir.

3.1.2 Test sonuçlar7

Test artlar ve testler neticesinde elde edilen hava ç k s cakl ve so utucu ak kandaki s cakl k de i imi gibi sonuçlar Tablo 3.1 de verilmi tir.

Tablo 3.1: Test 4art lar ve Sonuçlar

Hava Giri H z , [m/s] 2 4 6

Hava Debisi, [kg/s] 1,59 3,18 4,78

Hava Giri S cakl , [C] 45 45 45

So utucu Ak kan Debisi, [lt/s] 2,5 2,5 2,5

So utucu Ak kan giri s cakl , [C] 95 95 95

Hava Ç k S cakl , [C] 81,2 73,5 67,9

So utucu Ak kandaki S cakl k de i imi [C] -6,21 -10,14 -12,6

Is At m , [kW] 61,7 80,5 96,1

3.2 A-N Yöntemi ve Kullan7lan De?i9kenlerin Hesaplanmas7

Ak kanlar n giri ve ç k s cakl klar belli olmayan baz durumlarda klasik ortalama logaritmik s cakl k fark yöntemi kullan larak sonuca ula ma ancak deneme yan lma yöntemi ile mümkündür. Böyle durumlarda NTU yöntemi olarak ta bilinen A-N yöntemi nin kullan lmas kolayl k sa lar. Di er taraftan A-N yönteminin di er bir üstünlü ü, ayn gaye için kullan lacak s de i tiricilerinin birbirleri ile kar la t r lmas n sa lar ve bunlar n içinden en uygununun seçimine imkan verir. [6]

A-N yönteminde ilk olarak Is de i tiricisi etkenli i (A) Denklem (3.1) ve (3.2) yard m ile 2 ekilde hesaplan r.

. max

q

q

=

(3.1)

(3.1) numaral denklem, geçen s n n, geçebilecek en fazla s ya oran d r. (3.2) numaral denklem ise, N ve C sabitlerini içeren üstel bir fonksiyondur. Burada A çapraz ak l ve kar mayan hal için hesaplanmaktad r.

Denklem (3.3) te, NTU de i keninin hesab gösterilmektedir.

(

)

{

[

(

)

]

}

=

1

exp

1

NTU

0.22

exp

C

NTU

0.78

1

C

_r r (3.2) . min C A K NTU ₌ h (3.3)

Denklem (3.3) te kullan lan C sabiti, Denklem (3.4) yard m ile a a daki gibi hesaplanabilir. Burada Cmin hava taraf ve su taraf için hesaplanan s l kapasite

debilerinden en küçük olan d r. Cmax ise en büyük s l kapasite debisidir.

Denklem (3.3) te kullan lan Kh, Hava taraf için hesaplanan toplam s iletim

katsay s d r ve denklem (3.5) yard m ile hesaplan r. Ah radyatörün hava ile temas

eden alan , As Suyun temas etti i alan, ka Alüminyum un s transfer katsay s ve T

de kanatc klar n kal nl d r.

Denklem (3.5) te kullan lan hava _{n bulunabilmesi için ilk olarak kanat verimi}

hesaplanmal d r. Kanat veriminin denklem (3.6) yard m ile bulunur.

Lc verimli kanat yüksekli idir ve denklem (3.7) yard m ile Kanatc k yüksekli inin

ikiye bölünmesi ile bulunur. m ise denklem (3.8) yard m ile hesaplan r.

Daha sonra hava taraf ndaki yüzey için verimlikik olan hava_{, Denklem (3.9) yard m}

ile hesaplan r. max min C C C= (3.4) hava h a h s su h h k h A A h A K 1 1 _{= + +} (3.5)

(

)

c c c mL mL tanh = (3.6) 2 h c F L = _(3.7) a h

k

h

m

=

2

_(3.8)

3.2.1 Hava taraf7 için kullan7lacak de?i9kenlerin hesaplanmas7

Hava taraf ndaki Reynolds, Denklem

(3.10)

te belirtildi i ekilde hesaplan r.

µ

h h

G

r

.

4

Re

=

(3.10)

Denklem

(3.10)

te G kütle ak s d r ve havan n kütlesen debisinin havan n geçece i minimum kesit alan na oran d r. Burada G, Denklem

(3.11)

yard m ile bulunur.

c h A m G = & (3.11)

Hidrolik yar çap olan rhise Denklem

(3.12)

te a a daki gibi tan mlanm t r. Burada

Acak taki mininum kesit alan , A ise s transferi alan d r.

A L A r c h . = _(3.12)

Is l kapasite debisi olan Chise Denklem (3.13) da belirtildi i gibi hesaplan r.

h h

h

m

c

C

=

_&

.

(3.13)

Hava ve su taraf için hesaplanan Is l kapasiteler den en küçü ü, Cmin olarak kabul

edilir.

3.2.2 Su taraf7 için kullan7lacak de?i9kenlerin hesab7

Su taraf ndaki Reynolds Denklem

(3.14)

yard m ile hesaplan r.

µ

h

vD

=

Re

(3.14)

Burada Hidrolik çap olan Dh, Denklem

(3.15)

yard m ile hesaplan r. Burada P slak

çevredir A A A A_k k hava = + 0 _(3.9)

P

A

D

_h

=

4

_(3.15)

Is l kapasite debisi olan Csise Denlem (3.16) yard m ile hesaplan r.

hs nin bulunmas nda kullan lacak olan Nusselt boyutsuz say s , Denklem (3.17) ile

hesaplan r.

Daha sonra bulunan bu Nusselt say s yard m ile hs, denklem (3.18) deki gibi

hesaplanabilir.

De erlendirmelerde Kullan lacak olan Prandtl Deklem

(3.19)

ve Stanton say s Denklem

(3.20)

yard m ile hesaplan r.

k C_pµ = Pr _(3.19) Pr . Re Nu vC h St p = = (3.20) 3.3 Hesaplamalar

0lk olarak Hava taraf için hidrolik yar çap denklem

(3.12)

yard m ile hesaplan r. Daha sonra hava giri s cakl na göre hava taraf için Reynolds say s bulunur. Testte ölçülen kütlesel debi kullan larak s ras ile G, Ch ve Cs hesaplan r. Hava ve

Su taraf için Ch ve Cs hesaplan r, Cmin ve Cmax belirlendikten sonra, C say s

hesaplan r. s s s

m

c

C

=

_&

.

(3.16) 055 , 0 3 / 1 8 , 0

_Pr

₍

_/

₎

Re

036

,

0

D

L

Nu

=

_(3.17) h s s s D k Nu h = (3.18)

Daha sonra su taraf nda ki h n bulunmas için Reynolds say s hesaplan r. Bulunan bu Reynolds, Nusselt denkleminde yerine konulur ve Nusselt say s hesaplan r. Hesaplanan Bu Nusselt say s yard m ile, Denklem (3.18) ten hsbulunur.

Is de i tirgeci etkenli i, denklem (3.1) dan hava taraf nda olu an s cakl k fark n n su giri s cakl n n hava giri s cakl ndan ç kar lmas ile bulunan maksimum s geçi ine oran eklinde bulunur. Denklem (3.2) da C ve A yerlerine konulur ve sonlu farklar yöntemi ile NTU hesaplan r. Bulunan NTU ile, Khhesaplanacakt r..

Kh n hesaplanmas n n ard ndan ilk ad mda, Denklem

(3.5

) yard m ile ilk olarak

hava _{1 kabul edilip h}

h hesaplan r. 0kinci ad mda hh, Kanatc k verimi denkleminde

(3.6)

yerine konularak hava _{tekrar hesapan r. Daha sonra ilk ad m yeniden}

uygulan r. Bu iterasyon, son iki iterasyon sonucunda 0.001 fark kalana kadar devam ettirilir. 0terasyonlar sonucunda hesaplanan hhile St.Pr(2/3) hesaplan r.

Tablo 3.2 de 2, 4 ve 6 m/s Hava giri h zlar için uygulanan A-N yönteminde kullan lan veriler ve hesaplanan de erler belirtilmi tir.

Tablo 3.2: A-N yönteminde kullan lan veriler Hava taraf vhava 2 4 6 . m 1,59 3,18 4,77 Tg 45 45 45 TÇ 81,22 73,5 67,87 Cp 1008 1008 1008 Ch 1602,72 3205,44 4808,16 A 38,72 38,72 38,72 Ak 33,66 33,66 33,66 A0 5,056 5,056 5,056 Ac 0,54 0,54 0,54 kh 0,03 0,03 0,03 rh 5,36 x 10-4 5,36 x 10-4 5,36 x 10-4 W 1,10 1,10 1,10

µ 1,93E-05 1,93E-05 1,93E-05

G 2,96 5,91 8,87

Re 328,52 657,04 985,56

Tablo 3.2 Devam: A-N yönteminde kullan lan veriler St.Pr2/3 0,036 0,027 0,022 Xh 0,954 0,934 0,922 Xk 0,947 0,924 0,911 Alüminyum ka 206 206 206 T 0,08 0,08 0,08 Su Taraf Vsu 0,653 0,653 0,653 msu 2,5 x 10-3 2,5 x 10-3 2,5 x 10-3 Tsu g 95 95 95 Cp 3420 3420 3420 Cs 8550 8550 8550 ks 0,457 0,457 0,457 Dh 2,40 x 10-3 2,40 x 10-3 2,40 x 10-3 Ac 4,76 x 10-5 4,76 x 10-5 4,76 x 10-5 P 0,079 0,079 0,079 µ 7,34 x 10-7 7,34 x 10-7 7,34 x 10-7 Re 2135,81 2135,81 2135,81 Pr 5,5 5,5 5,5 Nusselt 21,34 21,34 21,34 hh 4060,05 4060,05 4060,05 A-N C 0,187 0,375 0,562 A 0,724 0,570 0,457 NTU 1,47 1,01 0,766 Kh 60,85 83,61 95,12 hh 73,42 109,29 129,79 3.4 Sonuçlar

Denklem

(3.20)

yard m ile hesaplanan Stanton ve havan n özelliklerinden al nan Prandtl say s ile, radyatörün St.Pr2/3 _{Say s hesaplan r.}

_{Tablo 3.3}

_da

de erlendirmede kullan lacak olan boyutsuz say lar mevcuttur.

Tablo 3.3: NTU yöntemi ile bulunan de erler

Re 328,52 657,04 985,56

Pr 0,703 0,703 0,703

St 0,046 0,034 0,027

4 SAYISAL MODELLEME (HAD)

Bu Bölümde, Bölüm 3 te A-N yöntemi ile Çal ma e risi belirlenen radyatörün kat ve hava taraf n n HAD analizleri yap lacakt r. Tüm radyatörün analizi mevcut Bilgisayarlar ile yap lamayaca ndan dolay , 4ekil 4.1 de gösterilen radyatörün 2 kanad n n analizi yap lm t r. Gerçek ak simüle edebilmek için hava kesintiye u rat lmam , sa ve sol bölgelere periyodik s n r art [7] tan mlanm t r.

4ekil 4.1: HAD analizi yap lacak kanat demeti

HAD analizi neticesinde bulunan sonuçlar Bölüm 4.6 ta sonuçlar A -N yöntemi neticesinde elde edilen sonuçlar ile kar la t r lacakt r.

4.1 Analizi Yap7lacak Model

Testleri yap lan modele, daha kolay mesh at labilmesi ve her modelde ayn yo unlukta mesh kullan labilmesi amac ile model basitle tirilmi tir. 4ekil 4.2 de Basitle tirme yap lan bölgeler gösterilmi tir. A ile gösterilen bölgede, Aralar nda 12 Derece olan kanatlar birbirine paralel hale getirilmi ve B ile gösterilen bölgeler kald r l p kanatlar S cak suyun geçti i üst duvarlara dayand r lm t r. C ile gösterilen bölgede ise gerçekte 40 mm olan so utucu kanallar uzat lm t r.

4ekil 4.2: Basitle tirilme yap lan bölgeler

4ekil 4.3 da yap lan basitle tirmelerden sonra analizi yap lacak modelin geometrik ölçüleri verilmi tir.

4.1.1 Grid yap7s7

Grid yap s , ilk olarak hava ile alüminyumun kesi ti i alanda 2 boyutlu olarak olu turulmu tur. Alüminyum kanatc klar

,

üçe bölünerek alt yüzlü elemanlar ile ilk olarak 2D meshlenmi , daha sonra yukar ya do ru 50 kat halinde taranarak Alüminyum taraf nda mesh olu turulmu tur

Daha sonra hava ile alüminyumun kesi ti i noktada 2D grid yap s olu turulmu tur. Grid yap s olu turulurken, kanatc klar etraf ndaki kava hareketinin daha iyi gözlemlenebilmesi ve s transferinde daha do ru sonuçlar elde edilebilmesi için kanatc klar etraf na 0.025 mm den ba layan ve 1.3 büyüme oran nsa sahip 4 s ra S n r tabaka mesh i olu turulmu tur.

S n r tabaka mesh i olu turulduktan sonra, 0.08 mm lik grid uzunlu u ile hava ile alüminyumun kesi ti i alanda

4ekil 4.4

te görülen 2D grid yap s olu turulmu tur.

Daha sonra,

4ekil 4.4

de gösterilen 2D grid yap s alüminyum da oldu u gibi yukar ya do ru 50 s ra halinde taranarak hava taraf ndaki 3D grid yap s olu turulmu tur.(

4ekil 4.5

)

4ekil 4.5: Alüminyum ve hava taraf ndaki mesh yap s

4.2 S7n7r artlar7

Yap lan analizlerde su taraf incelenmemi , yaln zca hava taraf üzerinde durulmu tur. Bu nedenle s cakl k s n r art olan su s cakl , testlerde her bir farkl hava giri h zlar için elde edilen ortalama su s cakl kabul edilmi tir.

4ekil 4.7: S n r artlar n n verilece i eksenler

Tablo 4.1: S n r 4artlar

Ad Yeri V T P

1 Hava Giri Z = 0 , 0 ] X ] C , 0 ] Y ] A Sabit Sabit Sabit

2 Periyodik X = 0 , 0 ] Z ] B , 0 ] Y ] A Periyodik Periyodik Periyodik

3 Periyodik X = C , 0 ] Z ] B , 0 ] Y ] A - -

-4 Hava Ç k Z = B , 0 ] X ] C , 0 ] Y ] A Sabit

5 Üst Su Kanal Y = a , 0 ] Z ] B , 0 ] X ] C 0 Sabit

6 Alt Su Kanal Y = A - a , 0 ] Z ] B , 0 ] X ] C 0 Sabit

Tablo 4.1 de 1 numara ile gösterilen hava giri s n r art na, her bir test için ölçülen hava giri h z tan mlanm t r. 2 ve 3 numara ile gösterilen s n r art nda ise yan taraflarda periyodik bölgeler atanarak ak n süreklili i sa lanm t r. 4. s rada gösterilen Hava ç k s n r art bölgesine ise, atmosfer bas nc tan mlanm t r. 5 ve 6. s n r artlar na ise testlerde her farkl hava giri h z için bulunan ortalama su s cakl tan mlanm t r.

4.3 Matematik Denklemler

Bu model için analiz program na süreklilik, Momentum, toplam enerji ve termal enerji denklemleri çözdürülmü tür. [8] Bu denklemler a a da gösterilmektedir.

Süreklilik

(4.1)

Momentum

(4.2)

Denklem (4.2) de kullan lan _ için kullan lan formül Denklem (4.3) te verilmi tir. 4.3)

Toplam enerji

(4.4)

(4.5)

4.3.1 Türbülans Modeli

Analizde kullan lacak türbülans modele yap lan validasyon çal malar neticesinde karar verilmi tir. 0lk olarak Reynolds-Stress türbülans modeli denenmi ancak Ç k s cakl klar n n çok yüksek ç kmas nedeni ile gerçekçi bulunmam t r. Ard ndan SST (Shear Stress Transport) modeli denenmi , hava ç k s cakl klar çok daha dü ük ç kmas nedeni ile tercih edilmemi tir.

Analizde kullan lacak k-A modeli, yap lan analizler neticesinde test sonuçlar na oldukça yak n sonuçlar verdi inden bu çal mada k-A modeli kullan lacakt r. [9]

4.3.2 Çözücü

Problemin karma kl ndan ve de erlerdeki ufak hatalar n dahi sonucu büyük ölçüde etkileyece inden ötürü çözücü olarak 2. derece (Second order) çözücü tercih edilmi tir[8].

4.4 HAD Sonuçlar7

Her hava giri h z için yap lan HAD analizleri ortalama 8 saat sürmü tür. Analizler için çift çekirdekli P4 3.0 Ghz i lemci kullan lm t r. Her bir model analiz s ras nda, her bir i lemci bellekte yakla k olarak 1.4 GB yer i tigal etmi tir.

A a da, HAD analizi neticesinde elde edilen sonuçlar gösterilmektedir. 4ekil

4ekil 4.8 - 4ekil 4.18 te gösterilen sonuçlar, 4m/s hava giri h z neticesinde

elde edilen sonuçlard r.

4ekil 4.8 den de görüldü ü gibi, Tüm alüminyum kanatc klar, yakla k olarak duvar s cakl na ula m t r. Hava giri taraf ndaki kanatc klar n s cakl klar n n dü ük olmas n n nedeni, havan n ç k bölgesine do ru s nmas d r.

4.4.1 Hava ak797 Sonuçlar7

Bu bölümde hava taraf ndaki ak sonuçlar de erlendirilecektir. 4ekil 4.10 - 4ekil 4.14 te gösterilen tüm h z vektörleri ve h z da l mlar 4ekil 4.9 te belirtilen düzlem üzerinden al nm sonuçlard r.

4ekil 4.9: H z vektörleri, Bas nç ve s cakl k de i imlerinin gösterilece i düzlem

4ekil 4.9 de gösterilen düzlem, 4ekil 4.7 de Y yönünde gösterilen do rultunun Tam ortas ndan al nm t r. 4ekil 4.7 üzerinde tan mlamak gerekirse konumu Y = a + A/2 , 0 ] Z ] B , 0 ] X ] C olarak belirtilebilir.

4ekil 4.10: Kanatc klar aras ndaki h z vektörleri

Radyatör içerindeki hava ak 4ekil 4.10 de gösterilmi tir. Görüldü ü gibi hava ak , kanatc klar do rultusundad r. A ile görülen bölgedeki ak 4ekil 4.11 ve 4ekil 4.12 de, B ile gösterilen bölgedeki ak ise 4ekil 4.13 ve 4ekil 4.14 te detayl ekilde görülebilir.

4ekil 4.11: 4a rtma kanatc klar n n çevresindeki h z vektörleri

4ekil 4.12: 4a rtma kanatc klar n n etraf ndaki h z da l m

Görüldü ü gibi Hava h z , a rtma kanatc klar n n çevresinde dü mektedir. Özellikle a rtma kanatc n n iç k s mlar nda h zlar oldukça dü üktür Bu h z dü ü ü s transferini bu bölgelerde olumsuz yönde etkilemektedir.

4ekil 4.13: Kanatc klar etraf ndaki h z vektörleri

4ekil 4.14: Kanatc klar etraf ndaki h z da l m

4ekil 4.13

ve

4ekil 4.14

den de görüldü ü gibi, kanatc klar n giri k s mlar nda h zlar, orta k s mlara göre daha yüksektir. Kanatc klar etraf ndaki h z da l m na bak ld nda, kanatc klar etraf ndaki s n r tabaka olu umu görülebilir. Havan n kanatc klardan ayr ld noktalarda h zlar oldukça dü üktür.

4.4.2 Is7l Sonuçlar

4ekil 4.15: Hava Giri Gölgesindeki s ta n m katsay lar

Giri bölgesindeki ilk kanatc kta, s ta n m katsay lar oldukça dü üktür. 0kinci ve üçüncü kanatc kta havan n ak kesitinin giri bölgesine göre daralmas ndan dolay bu kanatc k yüzeylerindeki s ta n m katsay lar nda bir artma görülmektedir. Giri ile ilk a rtma aras nda kalan kanatc klarda tüplere yak n olan üst bölgelerdeki ortalama s ta n m katsay s orta bölgelere göre daha yüksektir. Bunun nedeni giri kesiti ile kanatc klar n bulundu u kesitin farkl olu udur. Ancak bu fark ilk a rtma kanatc ndan sonra havan n ak n n daha üniform olmas ile oldukça azalmaktad r.

4ekil 4.16: Hava ç k bölgesindeki s ta n m katsay lar

Hava ç k bölgesinde, s ta n m katsay lar sa l m giri bölgesine göre daha düzenlidir. Kanatc klar n hava ile temas eden ilk bölgelerinde s ta n m katsay lar , havan n kanatc ktan ayr ld ç k bölgeye göre daha yüksektir. Bunun nedeni 4ekil 4.13 ve 4ekil 4.14 ten de görülece i gibi kanatc klar n giri k s mlar nda h zlar n daha yüksek olmas ve ç k k s mlar na do ru h zlar n dü mesidir.

4ekil 4.17: Bas nç de i imi

4ekil 4.17 ten görülece i gibi, hava bas nc ç k bölgesine do ru dü mektedir. Bunun nedeni kanatc klar n havaya gösterdi i direnç olarak aç klanmaktad r.

4ekil 4.18: Hava S cakl n n de i imi

4ekil 4.18 te görüldü ü gibi havan n s cakl , ç k bölgesine do ru artmaktad r. Hava giri taraf ndaki ilk a rtma kanatc na ve hemen sonraki kanatc a bak ld nda, kanatc klar n iki yüzünün çevresindeki havada s cakl k fark oldu u görülmektedir. Bunun nedeni, 4ekil 4.12 den de görülece i gibi a rtma çevresindeki hava h zlar n n dü ük olu udur. Yine Hava h z n n a rtmaya yak n bölgelerde, özellikle a rtmalar n içte kalan bölgelerinde dü ük olu u s transferini

4.5 Test ve HAD analizi sonuçlar7n7n kar97la9t7r7lmas7

Analiz ve test sonuçlar n n kar la t rmas Tablo 4.2 de yap lmaktad r.

Tablo 4.2: HAD ve Test Sonuçlar n n Kar la t rmas S cakl k (C)

Hava Giri H z (m/s) Test CFD % Hata

2 81,2 82,95 2,16

4 73,5 75,65 2,93

6 67,9 71,55 5,38

4ekil 4.19 de, HAD analizleri neticesinde elde edilen hava ç k s cakl klar n n testler neticesinde elde edilen sonuçlar ile kar la t r lmas bulunmaktad r.

4ekil 4.19: Test ile HAD

analizi sonuçlar kar la t rmas

HAD analizi sonuçlar na göre, en büyük hata %5,38 ile 6 m/s giri h zl havan n ç k s cakl nda yap lm t r. Hatan n Yüksek hava giri h z nda daha fazla olmas n n önemli nedenlerinden biri, tüm modeller için ayn türbülans modelinin kullan lm olmas d r. Ancak en yüksek %hata oran , HAD çal malar için kabul edilebilir aral k içerisindedir.

HAD analizi neticesinde bulunan sonuçlar ve hesaplanan St ve Pr de erleri Tablo 4.3 de verilmi tir. Hesaplanan St say s nda kullan lan s geçi katsay s (h), çözücü taraf ndan Tref de eri hava giri s cakl de eri olan 45 C kullan larak elde edilmi tir

Tablo 4.3: HAD analizi sonucu hesaplanan de erler

Hava Giri H z (m/s) 2 4 6

Tc 356,1 348,8 344,7

Re 312,30 629,97 949,54

St Pr(2/3) 0,036 0,025 0,021

4.6 HAD analizi ve A-N Sonuçlar7n7n Kar97la9t7r7lmas7

HAD analizi neticesinde bulunan ve Tablo 4.3 de belirtilen sonuçlar n A-N yöntemi ile bulunan ve Tablo 3.3 te belirtilen sonuçlarla kar la t r lmas 4ekil 4.20 de gösterilmektedir.

4ekil 4.20: E-N ve HAD Sonuçlar n n Kar la t r lmas

Görüldü ü gibi, HAD analizleri neticesinde elde edilen sonuçlar, A-N yöntemi ile elde edilen sonuçlara oldukça yak nd r. En büyük hata % 8 dir.

dü me gözlemlenmektedir, bu dü ü a rtma çevresinde s ta n m katsay s n olumsuz yönde etkilemektedir.

HAD analizinden elde edilen hava ç k s cakl ve testler sonucunda bulunan hava ç k s cakl klar kar la t r ld nda, HAD ve test sonuçlar n n birbirine oldukça yak n oldu u görülmü tür. Yüksek h zlarda Analiz ve test sonuçlar n n aralar ndaki fark n artmas n n nedeni her art n analizinde kullan lan ayn parametreler oldu u dü ünülmektedir.

4a rtma say s n n ve Kanat yüksekli inin s transferine yapaca etkinin belirlenmesi için ayn mesh ve çözücü parametreleri kullan larak HAD analizleri yap labilece i görülmü tür.

5 FARKLI PARAMETRELER N N ISI TRANSFER NE ETK S N N NCELENMES

Bölüm 4.6 da yap lan HAD ve A-N sonuçlar n n kar la t r lmas neticesinde, farkl parametrelerin s transferine etkisinin incelenmesinde HAD Analizleri kullan lacakt r. Farkl parametreler için olu turulacak yeni modellerin analizlerinde, Bölüm 4 de kullan lan mesh yap s , s n r artlar ve çözücü parametreleri kullan lacakt r.

5.1 a97rtma Say7s7n7n Is7 Transferine Etkisi

4a rtma sonucu olu abilecek bas nç kay plar n n, s cakl k ve s transferini ne ekilde etkileyece ini görebilmek için, iki, üç ve dört a rtma say lar na sahip modeller ile analizler yap lm t r. Sonuçlar 4ekil 4.1 da gösterildi i ekilde, iki kanattan at lan enerji cinsinden de erlendirilecektir.

5.1.1 Farkl7 a97rtma Say7s7na Sahip Modeller

Analizi yap lacak modellerin geometrik ölçüleri daha önce analizi yap lan basitle tirilmi model ile ayn d r. Sadece a rtma say s üç ten iki ye dü ürülerek ve üçten dört e ç kar larak iki yeni model olu turulmu tur. Yine basitle tirilmi modelde oldu u gibi kanatlar üst duvarlara kadar uzat lm t r.

5.1.2 Farkl7 9a97rtma say7s7na sahip modellerin sonuçlar7

Tablo 5.1 de Geometrilerin de erlendirmesinde yard mc olacak olan St . Pr(2/3) _{– Re}

grafi inin olu turulmas nda kullan lacak de erler ve bu de erler kullan larak hesaplanm St ve Re say lar yer almaktad r.

Tablo 5.1: Farkl 4a rtma say lar na sahip modellere ait veriler ve sonuçlar

2 4a rtma 3 4a rtma Hava Giri H z (m/s) 2 4 6 2 4 6 Tc 357,3 352,6 349,5 357,1 352,4 349,3 h 68,83 101,13 127,6 68,05 100,3 126,9 q 2,11 3,71 5,08 2,1 3,69 5,04 W 1,04 1,04 1,05 1,04 1,04 1,05 cp 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 Pr 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 µ 2,02 x 10-5 _{2,01 x 10}-5 _{2,01 x 10}-5 _{2,02 x 10}-5 _{2,01 x 10}-5 _{2,01 x 10}-5 G 2,07 4,17 6,29 2,07 4,18 6,29 St 3,32 x 10-2 2,42 x 10-2 2,03 x 10-2 3,28 x 10-2 2,40 x 10-2 2,01 x 10-2 Re 219,15 444,04 671,79 219,27 444,28 672,16 St.Pr(2/3) 0,026 0,019 0,016 0,026 0,019 0,016 rh 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 4 4a rtma Hava Giri H z (m/s) 2 4 6 Tcikis 359,3 352,22 343,13 h 66,71 98,39 124,64 q 2,09 3,67 4,99 W 1,03 1,04 1,06 cp 1000,8 1000,8 1000,8 Pr 0,7 0,7 0,7 µ 2,03 x 10-5 2,01 x 10-5 1,99 x 10-5 G 2,07 4,18 6,36 St 3,23 x 10-2 2,35 x 10-2 1,96 x 10-2 Re 221,65 452,07 695,35 St.Pr(2/3) 0,025 0,019 0,015 rh 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4

4ekil 5.2 de ayn Reynolds say lar nda Farkl geometrilerin kar la t rmalar yer almaktad r.

4ekil 5.2 ve 4ekil 5.3 ten de görülece i gibi, 4a rtma say s ndaki azalma s transferini olumlu yönde artt rmaktad r. Daha önce Bölüm 4.4.2 de de gösterildi i üzere a rtma çevresindeki s ta n m katsay s n n dü ük olmas ve

a rtmalardan bir tanesi eksiltilince bunun ortalama s geçi katsay s n yükseltmesi, azalan a rtma say s ile s transferinin artmas n n ba l ca nedenidir.

5.2 Kanat Yüksekli?inin Is7 Transferine Etkisi

Kanat yüzey alan n n artt r lmas n n veya azalt lmas n n, s transferine nas l etki edece ini görebilmek ve radyatörde malzeme tasarrufu yapabilmek amac ile farkl yükseklikteki modeller analiz edilmi tir Sonuçlar iki kanattan at lan enerji cinsinden de erlendirilecektir.

5.2.1 Farkl7 yüksekliklere sahip modeller

Analizi yap lacak modellerin geometrik ölçüleri Tablo 5.2 de belirtilmi tir. Yine basitle tirilmi modelde oldu u gibi kanatlar üst duvarlara kadar uzat lm t r.

Tablo 5.2: Farkl yüksekliklere sahip modellerin geometrik ölçüleri

Model No 1 2 3 4 Yükseklik [mm] 7,40 8,72 10,00 11,36 Geni lik [mm] 2,56 2,56 2,56 2,56 Derinlik [mm] 44 44 44 44 Islak Alan [mm2] 1598 1835 2070 2305 Dh[m] 6,24 x 10-4 6,20 x 10-4 6,15 x 10-4 6,04 x 10-4

5.2.2 Farkl7 Kanat yüksekli?ine sahip modellerin analiz sonuçlar7

Tablo 5.3 te, Geometrilerin de erlendirmesinde yard mc olacak olan St . Pr(2/3) _{– Re}

grafi inin olu turulmas nda kullan lacak de erler ve bu de erler kullan larak hesaplanm St ve Re say lar yer almaktad r.

Tablo 5.3: Fin yüksekliklerine sahip modellere ait veriler ve sonuçlar Yükseklik H = 7,4mm H = 8,72 mm Hava Giri H z (m/s) 2 4 6 2 4 6 Tcikis 357,5 353 350,1 357,1 352,4 349,3 h 68,14 100,60 127,80 68,05 100,30 126,90 q 1,81 3,20 4,39 2,10 3,69 5,03 W 1,03 1,04 1,05 1,04 1,045 1,05 cp 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 Pr 0,702 0,702 0,702 0,702 0,702 0,702 µ 2,02 x 10-5 2,01 x 10-5 2,01 x 10-5 2,02 x 10-5 2,01 x 10-5 2,01 x 10-5 G 2,07 4,17 6,29 2,07 4,18 6,29 rh 5,22 x 10-4 5,22 x 10-4 5,22 x 10-4 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 5,35 x 10-4 St 0,033 0,024 0,020 0,033 0,024 0,020 Re 213,44 432,23 653,56 219,27 444,28 672,16 St.Pr(2/3) 0,026 0,019 0,016 0,026 0,019 0,016 Yükseklik H = 10mm H = 11,36 mm Hava Giri H z [m/s] 2 4 6 2 4 6 Tcikis 356,8 351,9 348,7 356,5 351,4 348,2 h 68,23 100,80 127,60 68,28 100,80 127,77 q 2,39 4,18 5,67 2,67 4,64 6,27 W 1,04 1,04 1,05 1,04 1,05 1,05 cp 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 1000,8 Pr 0,702 0,702 0,702 0,702 0,702 0,702 µ 2,02 x 10-5 2,01 x 10-5 2,00 x 10-5 2,02 x 10-5 2,01 x 10-5 2,00 x 10-5 G 2,07 4,18 6,30 2,07 4,18 6,31 rh 5,44 x 10-4 5,44 x 10-4 5,44 x 10-4 5,55 x 10-4 5,55 x 10-4 5,55 x 10-4 St 0,033 0,024 0,020 0,033 0,024 0,020 Re 223,09 452,28 684,45 227,79 462,05 699,23 St.Pr(2/3) 0,026 0,019 0,016 0,026 0,019 0,016

4ekil 5.4 te ve Kanat yüksekli inin s transferine etkisi gösterilmektedir. 4ekil 5.5 da ise Farkl yüksekliklere sahip modellerin HAD analizleri neticesinde elde edilen verilerden bulunan çal ma e rileri verilmi tir.

4ekil 5.4: Kanat yüksekli ine ba l olarak s geçi inin de i imi

4ekil 5.4 ten de görülece i gibi, kanat yüksekli inin artmas ile iki serpantin üzerinden meydana gelen s transferinde önemli ölçüde art meydana gelmi tir. Bunun kanat yüksekli inin artmas ile hava debisinin artmas d r. Farkl kanat yüksekliklerine sahip modeller, St.Pr(2/3) _{– Re e risi üzerinde kar la t r ld klar nda}

ise, aralar nda çok belirgin bir fark olmad görülmektedir. Ancak Kanat yüksekli i 11.36 mm olan modelin verimi di er modellere göre daha iyidir.

Kanat yüksekli inin de i tirilmesi neticesinde önemli ölçüde de i ecek olan s transferi, yap lan bu analizlerde incelenmemi olan su taraf ndaki s transferini de etkileyecektir. Bu nedenle kanat yüksekli inin s transferini nas l etkileyece i hakk nda kesin bir karara var labilmesi motoru so utan ak kan olan suyun geçti i borular n da modele eklenmesi ve boru say s n n azalt larak analizler yap lmas gerekir.

6 BULGULAR VE TARTI MA

Bu bölümde yap lan çal malar ve ara t rmalar neticesinde elde edilen bulgular verilecektir.

Yap lan HAD analizleri ve test sonuçlar kar la t r ld nda, HAD sonuçlar n n gerçe e oldukça yak n sonuçlar verdi i görülmü tür. Mevcut durumun mesh parametreleri ve s n r artlar korundu u taktirde, geometrik parametrelerin de i tirilmesinin s transferini ve ak nas l etki edece inin kar la t rmal olarak görülebilece i anla lm t r.

Ayr ca HAD analizinden elde edilen s ta n m katsay s n n kanat üzerindeki de i imi incelendi inde, havan n kanatc klara ilk temas etti i bölgelerde h n yüksek oldu u, kanatc klar n sonlar na do ru s ta n m katsay s n n dü tü ü gözlemlenmektedir. Dolay s ile kanatc k uzunlu unun azalt lmas ile kanatc klar üzerindeki ortalama s ta n m katsay s artacak ve buna ba l olarak s transferinde bir art m olacakt r.

4a rtma say s n n azalt lmas n n s transferinde çok büyük bir etkisi olmam t r. 4a rtma say s n n azalt lmas ile meydana gelen art n nedeni, ortalama s ta n m katsay s n dü üren a rtmalar n yerine kanatc klar n konularak, ortalama

s ta n m katsay s n n artt r lmas d r.

Kanat yüksekli inin artt r lmas ile ortalama hava ç k s cakl de i memi tir. Ancak artan kanat yüksekli i ile hava debisi artt ndan, s transferinde önemli ölçüde art meydana gelmi tir. Çal ma e rilerine bak ld nda kanat yüksekli inin artmas ile verim artt rm t r. Bu nedenle kanat yüksekli inin s transferine etkisinin gerçekçi bir biçimde görülebilmesi için, hesaplamalara su taraf n nda kat lmas gerekmektedir.

Kanatlar aras mesafe (Fp) ile ilgili yap lan daha önceki ara t rma ve çal malarda,

Kanatlar aras mesafenin azalmas ile Ayn Reynolds say lar için s transferinde belirgin bir dü ü oldu u gözlemlenmi tir. Malapure ve di (2007) nin yapt ara t rmada 1,72 ve 2,11 mm kanat aç kl nda, s transferi de erleri birbirine oldukça yak nd r. Ayr ca Kanatlar aras mesafenin azalmas ile hava taraf nda bir bas nç kayb oldu u gözlemlenmi tir.

Kanat uzunlu u (FL) için yap lan önceki çal malarda, kanat uzunlu unun %44

artt r lmas ile dü ük hava giri h zlar nda bas nç dü ümündeki art s transferindeki art a nazaran daha fazlad r. Ancak yüksek hava giri h zlar nda kanat uzunlu unun artmas ile bas nç dü ümündeki art ve s transferindeki art yüzde olarak birbirine oldukça yak nd r.

Malapure ve di (2007) nin daha önce Kanatc k uzunlu u (Lp) için yapt

çal malarda her Fp de eri için Lp nin artmas ile s transferinde belirgin bir art

saptam t r. Ancak optimum Lpuzunlu unu 0,81 mm olarak belirlemi ve belirli bir Lp

uzunlu undan sora Lp nin azalmas ile bas nç dü ümünde bir art oldu unu

söylemi tir. Bunun nedeninin hava ak nda olu abilecek türbülanslar oldu u ve hava ak m n n Kanatc k do rultusunu izlememesi oldu u dü ünülmektedir.

Kanatc k aç s için yap lan önceki çal malarda birçok ara t rmac optimum kanatc k aç s n n 28 – 30 derece aras nda oldu unu saptam t r. Ayr ca DeJong farkl Reynolds say lar için kanatc klardaki Sh de erlerini belirlemi tir. Tüm Reynolds say lar için hava giri taraf ndan a rtmaya do ru kanatc klardaki Sh de erleri artmakta, a rtmada Sh de erinde önemli bir dü ü gözlemlenmekte ve

a rtmadan ç k a do ru Sh de erinde yine art gözlemlenmektedir.

Ayr ca DeJong ve Jacobi 3 kanatl ve 15 kanatl modeller için yapt testlerde, Dü ük Reynolds say lar nda 15 kanatl modelde Sh say s her kanatc k aç s için 3 kanatl modelere göre daha yüksektir. Ancak Reynolds say s artt kça 3 kanatl modelin Ortalama Sh de eri 15 kanatl modelin Sh de erini yakalamakta ve yüksek Reynolds say lar nda geçmektedir.

SONUÇLAR VE ÖNER LER

Yap lan Çal malar neticesinde Hava ak n n kanatc klar do rultusunda oldu u ve radyatör giri ç k suyu s cakl sabitlendi inde tüm kanatc klar n nerede ise duvar s cakl klar na ula t görülmü tür. Kanat üzerindeki s ta n m katsay lar incelendi inde, kanatc klar n uzunluklar n n azalt larak s transferinin artt r labilece i sonucuna var lm t r. Ayr ca tüm kanatc klar s cakl k bak m ndan rejime ula t klar nda, kanatc k s cakl klar n n yakla k olarak motor so utmas için kullan lan suyun s cakl na e it oldu u görüldü ünden, kanat yüksekli inin artt r larak hava debisinin artt r labilece i görülmü tür. Artan hava debisi ile her kanatc ktan havaya olan enerji geçi i artacakt r. Böylece motoru so utan so utma suyundan daha fazla s çekilerek daha etkin bir so utma sa lanabilir

Ayr ca test sonuçlar ve HAD analizi sonuçlar için St.Pra2/3b _{– Re e risi üzerinde}

de erlendirildi inde, test ve HAD analizi sonuçlar aras ndaki fark n en fazla %6 oldu u görülmü tür.

4a rtma say s n n azalt lmas ile ortalama s ta n m katsay s artm buda s transferini artt rm t r. Ayr ca a rtmalarda meydana gelecek bas nç kay plar da göz önüne al nd nda a rtma say s n n azalt lmas n n avantajl olaca sonucuna var lm t r.

Kanat yüksekli inin artt r lmas ile iki kanattan havaya geçen enerjide önemli bir artma olmu tur. Ancak farkl kanat yüksekliklerinin HAD analizi sonuçlar hava ç k s cakl klar aç s ndan kar la t r ld nda çok büyük bir fark görülmemi tir. Bu modellerin gerçekte nas l sonuçlar verece inin görülmesi için su taraf n n da analizlere dahil edilmesi gerekti i sonucuna var lm t r.

KAYNAKLAR

1. Kreith, F “Heat and Mass Transfer”, CRC Pres, (1999)

2. Hsieh, C., Jang, J., “3-D thermal-hydraulic analysis for louver fin heat exchangers with variable louver angle”, Applied Thermal Engineering, 26, 1629–1639, 2007 3. Malapure, V.P., Mitra, S. K., Bhattacharya, A., “Numerical investigation of fluid flow and heat transfer over louvered fins in compact heat exchanger”, International

Journal

4. Dong, J., Chen, J., Chen, Z., Zhang, W., Zhou, Y., “Heat transfer and pressure drop correlations for the multi-louvered fin compact heat exchangers”, Energy

Conversion

5. DeJong, N.C., Jacobi, A.M., “Flow, heat transfer, and pressure drop in the near-wall region of louvered-fin arrays”, Experimental Thermal and Fluid Science, 27, 237–250, (2003)

6. Genceli, O., “Is De i tirgeçleri” , 2., Birsen Yay!nevi, 106-110”(2005) 7. Ansys, “ANSYS CFX-Solver Modeling Guide | Domain Interface Modeling | Interface Models | Translational Periodicity Referans Periodicity Relase”, CFX 11.0

Help, (2006)

8. Ansys, “ANSYS CFX-Solver Theory Guide | Discretization and Solution Theory | Numerical Discretization | Advection Term”, CFX 11.0 Help, (2006)

9. Ansys, “ANSYS CFX-Solver Theory Guide | Turbulence and Wall Function Theory | Eddy Viscosity Turbulence Models | The k-epsilon model in ANSYS CFX”,

CFX 11.0 Help, (2006)

10. Kays, W.M. , London, A.L. , “Compact Heat Exchangers”, Third Edition, Krieger

ÖZGEÇM

1982 y l nda Bal kesir’de do du. 0lk ö renimine Fatsa’da, Lise Ö renimini Kocaeli’de tamamlad . 2001 y l nda girdi i Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisli inden 2006 y l nda Makina Mühendisi olarak mezun oldu. 2006 y l nda girdi i Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisli i Anabilim Dal ndan 2009 y l nda mezun oldu.