Teskon Bildiri_2015_eb_n-_kanatli Borulu Evaporatörlerde Devre Tasariminin Kapas-teye Olan Etk-s-n-n Deneysel Olarak -Ncelenmes

7/25/2019 Teskon Bildiri_2015_eb_n-_kanatli Borulu Evaporatrlerde Devre Tasariminin Kapas-teye Olan Etk-s-n-n Deneysel Ol

1/12

________________________ 1________

KANATLI BORULU EVAPORATRLERDE DEVRE TASARIMININ KAPASTEYE OLAN ETKSNN

DENEYSEL OLARAK NCELENMES

Ergin BAYRAKNaci AHN

ZET

Literatr incelendiinde, kanatl borulu s deitiricileri zerine yaplan aratrmalarda i akkan vehava tarafndakid akkan! dzensizliklere bal oluan kapasite kayplarnn uy"un devrelemeyaplarak "iderilmeye alld "#rlmtr$ %u kapsamda yaplan almada havay soutan kanatl

borulu evaporat#rlerde devre dzeninin kapasiteye olan etkisi deneysel olarak incelenmitir$

&lk olarak rn #zelliklerine bal olarak kullanlacak devre ekilleri belirlenmi, buna bal prototiplerretilmi ve bu prototiplerin test ilemleri "erekletirilmitir$ %u alma sonucunda devre tasarmnnsl kapasiteye olan etkisi "#sterilmitir$

Anahtar Kelimeler:'ava taraf non(uniform dalm, )vaporat#r, *evre +asarm

ABSTRACT

hen -e e.amine the litareture, the capacity losses dependin" on distribution on the fluid and air(side-ere observed tryin" to suitable circuit in order to compansate this issue$ /n this conte., the effect ofcircuit desi"n on heat e.chan"er capacity -as investi"ated e.perimentally$

0irstly, the desi"ns of circuit -ere determined dependin" on the product properties, hence theprototypes produced$ +he effect on circuit desi"n on the thermal capacity -ere demonstrated andobtained the most suitable circuitry$

Key Wor!:ir(side 2aldistribution, )vaporator, 3ircuit *esi"n

"# $R

)vaporat#rler, buhar sktrmal sistemlerde deiik iletme artlar altnda kullanlabilen, distribt#ryaps ve devreleme ekline bal olarak boru ierisindeki akkann den"esiz dalm, fankarakteristii ve fann lamel yzeyine uzaklna bal olarak havann hznn her b#l"ede aynolmamas, ayn ekilde lamel yzeyinde scaklk ve nemin den"esiz dalm, dk scaklklardakanat ve boru yzeyinde buzlanma bymesi "ibi problemler ierebilen soutma elemanlardr$

4ukar da bahsi "een olumsuzluklar s deitiricisinin performansn olumsuz y#nde etkilemekte vetasarlanan kapasitenin alnamamasna sebep olmaktadr$ %u olumsuzluklar "idermek iin birok#zm zerinde allmaktadr$ %u #zmlerin "enelde kapasitede en #nemli rol oynayan i akkandalmnn den"esizliine bal oluan olumsuzluklar "idermeye y#nelik almalar olduu"#zlenmitir$

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>

Kongre Teknolojik Aratrma Bildirisi


2/12

________________________ 1________

Litaretr incelendiindeE son yllarda yaplan almalarda s deitiricisi "iri havas den"esizliininperformans zerinde birinci dereceden #neme ve belirleyici bir etkiye sahip olduu F1G , bunun nedeniise, hava tarafnda olan olumsuzluun, direk olarak akkan i scaklklarndaki den"eyi deitirmesinedayandrlmtrF5G$ ;aern ise yapt almada, hava tarafnda olan den"esizliin akkan tarafnda

da ayn duruma yol at ve iki durumun birlikte soutma kapasitesini ve performans azalttnortaya koymuturFHG$

/s deitiricisinin #n yzeyindeki hava dalm ve scaklk uniform ise bu evaporat#r yzeyi kullanmauy"undur$ 0akat uniform deilse yzeye "elen hava hzlar dolaysyla hava debisi ve scaklkdalmna bal olarak devreler aras farklar "#zlenmektedir FIG$ %#yle bir durumda iyi bir devrelemeyapmakta zorlamaktadr FBG$ 0a"an yapt almada bir boyutlu non(uniform hava aknn etkileriniinceledi ve kapasiteyi etkilediini ortaya koydu$ )n k#t durumda kapasite azalmas J5Amertebelerindeydi FKG$ 7on" ise non(uniform ve uniform hava dalma bal olarak kapasiteyikarlatrd almasnda, k#t dalm durumunda ki kapasitenin normal duruma "#re yaklakolarak J,@ daha az olduunu ortaya koydu$

3h-alo-ski d#rt farkl hava profili iin evaporat#rn performansn deneysel ve simlasyonla inceledii

almasnda, deney ve simlasyon sonular ok yakn deerler verdiini ve JHAMlara varan kapasiteazalmas olduunu raporlad FG$

3hoi, Nayne ve *omanski, kanatl borulu evaporat#rlerde akkan ve hava taraf den"esizliini ayrayr deneysel olarak inceledii almalarnda, akkan taraf den"esizliinin kapasiteyi yaklak olarakJHA mertebelerinde, hava tarafnda ise homoOen olmayan hava dalmnn kapasiteyi maksimumJ@, azalttn tespit etmilerdir$

/s deitiricisi optimizasyon ilemi iin yaplan almalarda, belirlenen devre zerinde ve verilenartlarda maksimum s transferi salayacak ekilde tasarma odaklanm ve akkan devretasarmnn evaporat#r kapasitesi zerinde #nemli etkilerinin olduu "#zlenmitir an" 1PPPE %i"ot5AAAE Lian" 5AA5! $

*omanski "irilen hava ve akkan artlar iin hava dalmna bal olarak eit veya daha iyi kapasiteveren devre dizayn yapan ve ayn zamanda bunu yaparken yapt tasarmn imal edilebilirliini dednen ve birok devre seenei sunan bir yazlm "elitirdi /7')*!$ %u simlasyonun matematikselmodeli yine ayn yazarn )Q7&2! adl bir yaklamna dayanmaktadrF@G$

4aplacak olan almada ise, +ablo KMda #zellikleri verilen bir kanatl borulu evaporat#rn ok saydanoktasndan bir anemometre ile hava #lm yaplacak buna bal olarak da lamel yzeyinde bir havahz haritas kartlacaktr$ yn zamanda bir en"el yardmyla rnn alt ve st devresi ayr ayrkapatlp, hava hzlar tekrar #llecek ve den"esizlik dorulanacaktr$

%u aamadan sonra normal devreli rnn her devresinin kndaki termokupllar sl iftler!sayesinde, hava akna bal kz"nlk deerlerinin nasl deitii "#zlemlenecek ve elde edilenverilere bal olarak optimum devreleme tasarm yaplp, kz"nlk superheat! ve kapasite deerlerinin

ilk duruma "#re deiimi "#zlemlenecektir$

%# Kanatl& Bor'l' E(a)orat*rler

;anatl borulu s deitiricileri kullanm alanlarnn "enilii ve kompaktl bakmndan s deitiricisitrleri ierisinde #nemli bir yer tutmaktadr$ )n sk uy"ulanmakta olan ve rastlanan bu tip soutmaevriminde akkan sv halden buhar hale "eiren evaporat#r, alak basn tarafndaki evaporat#rdebuharlaan soutucu akkan emerek yksek basn tarafndaki kondensere basan kompres#r,soutucu akkandaki sy alp akkann youmasn salayan kondenser ve soutucu akkannadyabatik "enleerek evaporat#re #ll ve "ereken miktarda verilmesini salayan "enlemevalfinden meydana "elmektedir$

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



3/12

________________________ 1________

;anatl borulu s deitiricileri s "ei alann arttrmak amacyla ok sayda kanattan ve dzenlidizilmi bir boru demetinin bu kanatlarn ierisinden sk "eme ile "eirilmesiyle oluturulan yaplardr$%u s deitiricilerinin ok sayda kanat iermesi, d akkan olan havann s tanm katsaysnndk olmasndan dolay istenen miktarda s "eiinin salanmas amacyladr$

Ralma prensipleri olduka kolay olmakla beraber s "eiini etkileyen parametrelerin okluunedeniyle performans analizi yapmak bir o kadar zordur$ /s "eii birbirine apraz aralarndaki a PASolan akkanlar arasnda olur$ & akkan, kurveler yardmyla s deitiricisi ierisinde mmkn olduukadar "ezinir ve d akkanla sl temasta olur$ 0akat matematiksel #zm yaplrken s deitiricisi ztakl kabul edilerek #zm yaplr$ FPG

%#"#Ha(a Tara+& Homo,en -lmayan .a/&l&m&

)vaporat#rde istenilen kapasitenin elde edilebilmesi iin "erekli debinin salanmas ve bu salanandebinin rn ierisine eit olarak dalmas "erekmektedir$ %u dorultuda kolekt#r kndaki kz"nlksuperheat! deerine bal debiyi ayarlamak ve akkan istenilen evaporat#r basncna drmek iin"enleme valfi ile distribt#r kullanlmaktadr$ )vaporat#r optimum performansn, her bir devrenin

k scakl, kolekt#rn k scaklyla ayn olduu mddete vermektedir$

*istribt#rde akkan dalm iyi ayarlanm ve hava tarafnn tm #zellikleri lamel boyunca ayn iseher bir devrenin k scaklklar hemen hemen ayn ve kolekt#r k scaklna yakn olmasbeklenir$ 0akat k her bir devrede farkl oluyorsa, den"esiz bir i akkan devrelemesininyaplmadn var sayarsak bunun tek sebebi hava tarafndaki den"esizlikten kaynaklanmaktadr$Rnk bu den"esizlik direk olarak akkan i scaklk dalmn etkilemektedir$ Lee F1PPG >55 ve>IA3 "azlar ile yapt almada, homoOen olmayan hava ve i akkan dalmn incelemi,sonuta hava taraf den"esizliinin evaporat#r kapasitesine etkisinin, i akkan taraf den"esizliine"#re daha hassas olduu raporlanmtr$

;anatl borulu s deitiricilerinde hava taraf den"esizlii, havann temas ettii yzey boyuncascaklk, nem ve hava hznn tasarm deerinden farkl dalmas sonucunu dourmaktadr$ %u

almada test almalarnn kuru artlarda yaplmasndan dolay nemin etkisini "#z ard edeceiz veyzey zerindeki scaklk dalmn ise +ablo 1Mde "#rld "ibi, dalmn hz dalm ilekyaslandnda ok belir"in olmamasndan dolay dikkate almayacaz$ %u nedenle yaplanalmada sadece hava hz dalmna odaklanlacaktr$

Lamel Yzeyi TermalDalmDevre

Ort. scaklkdeerleri

1 9,46

2 9,7

3 9,96

4 10,06

5 10,16

Ta0lo "# Lamel yzeyi termal dalm

%#%#Ha(a H&1& l23m3

8rn lamel yzeyi zerindeki hava hz dalmn kartmak amacyla +esto IHB ok fonksiyonluanemometre ile 15A noktadan hava hz, 1B noktadan ise scaklk #lm +ablo 1! yaplmtr$;ullanlan fan karakteristiine bakldnda, standart hava debisinin 1A1BH,P1 mTCh olduu"#rlmektedir$ 'ava #lmnn )urovent 7tandartlarMnda olabilmesi iin standart deer ile #llendeer J1A orannda bir aralkta kalmas "erekmektedir ve #lm sonularnn verildii +ablo 5Mde, her

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



4/12

________________________ 1________

bir devreden "een hava debisinin toplam PP@@,5K mTCh olduu "#rlmektedir$ %u oran J1,Kmertebesinde farkl olduu iin cihazn #lm referans olarak alnabilir$

*aha rahat #lm yaplabilmesi amacyla eit aralkl ve anemometre ile eit apta 15A noktadan

oluan sa plaka Uekil 1Mde "#rld rn ierisine yerletirilerek delikler boyanm ve sa plakakartlmtr$ Vlm sonucuna bal olarak Uekil 5 Wde "#rld "ibi her bir devrenin yatay hzdalm ve H boyutlu olarak rnn her bir noktasnn hz dalm kartlmtr$

e4il "# ;ullanlacak rn ve hava hz #lm noktalar

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



5/12

________________________ 1________

e4il %# 4atay ve H boyutlu hava hz #lm sonular

Ha(a H&1& .a/&l&mlar&.e(re -rt# ha(a h&1& 5m6!7 -rt# ha(a e0i!i 5m86h7

1 5,KB@ 5AK,15

5 5,AI 51A5,KH 5,KH1 5AIK,H@

I 5,I@B 1PH5,HH

B 5,HKB 1@HP,K

Ta0lo %# 'er bir devredeki ortalama hava hz ve debisi

%#9#Blo4a,l& l23m

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



6/12

________________________ 1________

0an tarafndan oluturulan hava debisinin tm yzey zerindeki dalmn "#rmenin bir dier yolu dayzeyin simetrik taraflarn kapatmak ve deiiklikleri "#zlemlemektir$ %u dorultuda 15AAX5AAebatlarnda bir karton paras #nce lamelin st tarafna, daha sonra ise alt tarafna yerletirilip havahzlar #llm, sonular +ablo H ve +ablo IMde "#rld "ibi elde edilmitir$

Alt Blo4a, Ha(a H&1& .a/&l&mlar&

*evre



7/12

________________________ 1________

e4il 9# +est ) 7tandartlar baz alnarak yaplmaktadr$ %uhesaplamalara bal olarak akkan taraf kapasitesi hesaplanmakta, hava taraf kapasitesi iseortamda ki enerOi den"esi hesaba katlarak ekilen elektrik yklerinden okunmakta ve iki kapasite JIMlk dilime "irdiinde test sonucu alnmaktadr$

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



8/12

________________________ 1________

e4il ;# +est edilen rn9#"# r3n 1elli4leri

Uekil 1Mde resmi "#rlen KHA mm fan apna sahip evaporat#rn "eometrik #zellikleri +ablo KMdaverildii "ibidir$

Geometrikzellikler

Deerler

Sra Says5

Her bir sradaki borusays

20

Dik boru mesafesi50

Yatay boru mesafesi 50

Devre boyu1200

oru !a"15

#a$at ka%$%& 0,32

Hatve10

#a$at ti"i Da%'a%oru d()e$i D()

Ta0lo # )vaporat#r "eometrik #zellikleri9#%#Normal .e(reli r3n Te!ti

)vaporat#r, +ablo KMda "#rlen #zelliklere ve Uekil BMte "#rlen devreye uy"un olarak imal ettirilmi vetest ilemine balanmtr$ 4aklak K saat sonucunda test ilemi sonulanm ve sonular +ablo ve@Mde test 1 stununda "#rld "ibi elde edilmitir$ +ablo @Mde, hava debisinin yksek olduudevrelerde kz"nlk superheat! deerleri yksek iken, hava debisinin dk olduu devrelerde budeerin daha dk olduu "#zlenmi ve bu durumda kapasite 15,AP ;- #llmtr$

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



9/12

________________________ 1________

e4il @# 9ormal devre teknik resmi

9#9# Yeni Ta!arlanm&< .e(reli r3n Te!ti

Literatr incelendiinde, "iri b#lmnde de bahsedildii "ibi birok alma ile karlalmaktadr$"anda F1AG her bir devreyi "enleme valfi ile kontrol ettii ve b#ylece eit akkan debisi salad,daha sonra farkl hava hzlarnn devrelere ve dolaysyla performansa etkilerini incelediialmasnda, dk hava hzna sahip bir devrenin kz"nlk deerinin azaldn ve bu devrede olanden"esizliin dier tm devreleri olumsuz y#nde etkilediini ve bunun #nne bu devrenin devreboyunun uzatlmas ile "eileceini savunmaktadr$ Nark F11G ise, bu kapsamda yapt almasndaproblemli devreyi 1B pas ve 5A pas ile ayr ayr test ettiinde kayda deer bir performans fark ilekarlamtr$

%u almalar referans alnarak yaplan devre tasarm Uekil Mdeki "#rlmektedir$ +ablo 5Mde"#rld "ibi hava hznn dolaysyla hava debisinin dk olduu son devre 5 pas uzatlarak k#pryardmyla hava hznn daha yksek olduu ve "irii ste alnarak iki pasnn boaltld ilk devreyeulatrlm, iki pas dolatrlm ve tekrar bir k#pr yardmyla son devreye alnmtr$ %#ylece dahayksek hava hzna sahip ilk devrenin pas says 1@Me drlrken, son devrenin 55Mye kartlmtr$

e4il #4eni tasarlanan devre teknik resmi

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



10/12

________________________ 1________

+asarm tamamlanan rn test ilemine alnm ve yaklak B saat sonucunda test ilemisonulanm, test sonular ve kz"nlk deerleri srasyla +ablo ve @Mde test 5 stununda "#rld"ibi "#rld "ibi elde edilmitir$ 7onuta, +ablo @Mde "#rlecei zere kz"nlk superheat! deerleriher devre iin daha stabil ve istenilen K,B[3 scaklna yaklat "#rlm ve kapasite 15,II ;-

#llmtr$

Te!t Son'2lar& Te!t " Te!t %

kkan cinsi >IAIa >IAIa

kkan ktlesel debisi k"Ch! HHP,H@ HI@,B

)vaporasyon basnc 2pa! A,KAA A,KAA

'ava "iri scakl [3! 1A,AA 1A,AK

%al nem I5,5P IA,K

;uruluk derecesi A,5 A,5

%asn kayb ;pa! 5@,III 5@I,@HH

;apasite ;-! 15,AP 15,II Ta0lo # +est sonular

Ta0lo # ;z"nlk deerleriS-ND

Ralma kapsamnda evaporat#rn yzeyinde hava hz #lm 15A noktada yaplm ve bu #lmkapsamnda dalmn homoOen olmad tespit edilmitir$ &ncelenen almalarn sonucunda, fantarafndan kaynaklanan bu olumsuzluun akkan taraf zerinde yaplan bir takm tasarmlarneticesinde den"elendii "#rlm ve bu kapsamda yeni bir devre ekli tasarlanm, oluturulan devretasarm ile standart dizayn karlatrlmtr$

e4il @# 'ava taraf den"esiz dalmna bal yaplan devreleme sonucu kz"nlk deerlerinindeiimi

'ava taraf den"esiz dalmnn olumsuz etkisini "#rmek amacyla her bir devre kna sl iftler

thermocouple! yerletirilmi ve kz"nlk superheat! deerleri karlatrlmtr$ 4eni devre tasarm ile

A4&C7 5S')erheat7 Te!tA&

6niform 9on(6niform" % 9 ; @

,@ ,H ,B ,1 I, Te!t "

K,I K,K K,I K,K ,@ Te!t %

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



11/12

________________________ 1________

beklendii "ibi yksek hava debisi ve 1@ pas saysna sahip birinci devrenin yksek olan kz"nlksuperheat! deerinin dt, daha dk hava debisi ve 55 pas saysna sahip son devrenin dkolan kz"nlk superheat! deerinin ykseldii ve Uekil @Mde "#rld "ibi her bir devrenin kscaklklarnn kolekt#r k scakl olan K,B [3M ye yaklat "#rlmektedir$ 7on devrede kn

biraz daha yksek olmasnn nedeni, uzatlan devre boyunun tam deerinin belirlenememesidir ve bukonu ciddi almalar "erektirmektedir$ %u duruma ramen yeni devre tasarm ile J5,@P deerindekayda deer bir kapasite art salanmtr$%u tr deerlendirmelerin ancak #llerek dorulamas yaplan standart rnlerde yaplmasn tavsiyeetmekteyiz$ 4aplan yeni i akkan devrelemesinin hava taraf den"esizlii ile birleik dnldndeonu dorultan bir etki yaptndan emin olunmal ve i akkan taraf eitsiz "eipas! saylar ileyaplacak devrelemenin olumsuz etkilerini elimine etmelidir$

KAYNAKFAR

F1G 0=9, +\$ Y+he effect of air flo- mal(distributions on air to(refri"erant heat e.chan"erperformanceZ, 7'>) +ransactions, 1P@A$F5G 4/3/, $, ='%, 2$, )9+3')Q, )$, YH* 30* analysis of the effect of inlet air flo-

maldistribution on the fluid flo- and heat transfer performances of plate(fin and(tube laminar heate.chan"ersZ, /nternational \ournal of 'eat and 2ass +ransfer, 5A1I$

FHG ;)>9, 2$>$, Ynalysis flo- maldistribution in fin(and(tube evaporators for residential air(conditionin" systemsZ, Nh$ *$ +hesis, +echnical 6niversity of *enmark *epartment of 2echanical)n"ineerin", 5A11$

FIG * >es$ 1A,

FBG %3' 3$;$, =>69 \$)$, '+;, 2, 0>>9+, N$)$, 0>>9+, =$'$, Y+he effect of air maldistribution on heat transferperformance in air conditionin" unitsZ, 'eat +ransfer and 0luid 0lo- 7ervice, 9ational )n"ineerin"Laboratory, )ast ;ilbride, =las"o-, 1PPH$

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>



12/12

________________________ 1________

Z$E=

Ergin BAYRAK

1P@P yl ;araman doumludur$ 5A15 ylnda 4$+$8 2akine 0akltesi 2akine 2hendislii %#lmnbitirmitir$ %ir d#nem +8%&+; 22 )nerOi )nstits +ermik 7antral =rubuMnda aratrmac olarakalm olup u an ise 0riterm +ermik 3ihazlar $U$M de r(=e 2hendisi olarak almaktadr$ =ebze4ksek +eknoloOi )nstits )nerOi 7istemleri anabilim dalnda s transferi ve akkanlar mekaniikonular zerine yksek lisans #renimine devam etmektedir$

Naci ahin

9aci U'&9 1PB@ yl 'ekimhanC2alatya doumludur$ 1P@1 ylnda 2akine 2hendisi olarak &$+$8$Mden

mezun oldu$ 1P@H(1P@B yllar arasnda +ermko +ermik 3ih$ 7an$ Qe +ic$ $U$Mde 2akine 2hendisliiE1P@B(1PPK yllar arasnda 0riterm $U$Mde 8retim, Uantiye ve 7ervis 2drl "#revlerini yrtt$1PPK ylndan "nmze 0riterm $U$ =enel 2drl "#revini yrtmekte olan 9aci Uahin sreierisinde eitli sekt#rel kurumlarda aktif olarak "#rev yapt$ 'alen sekt#rel kurumlarda almalardevam etmekte olup, &klimlendirme 7outma ;lima &malalar *ernei &7;&*! 8niversite 7anayi&birlii ;omisyon %akanl ve 4#netim ;urulu %akanl yapmtr$ 9aci Uahin evli, bir erkek ve birkz ocuk babasdr$

15$ 6L67L +)7&7+ 28')9*&7L&:& ;)7& ? @(11 9&79 5A1BC&D2&>


Documents

Teskon Bildiri_2015_eb_n-_kanatli Borulu Evaporatörlerde Devre Tasariminin Kapas-teye Olan Etk-s-n-n Deneysel Olarak -Ncelenmes