Kanatçıklı minikanalda ısı transferi ve basınç düşümünün deneysel analizi

Abstract

Küçük ölçekli kanallar yüksek ısı transferi oranları nedeniyle, özellikle ısı değiştirgeçlerinde, son 30 yıldır popüler bir çalışma alanı olmuştur. Bu çalışmada, dikdörtgen kesit alanına sahip bir kanatçıklı, çoklu girişli minikanalda akış ve ısı transferi karakteristikleri sabit ısı akısı sınır koşulu altında deneysel olarak incelenmiştir. Uzunluğu 638 mm olan minikanal, genişliği 2.10 mm ve yüksekliği 5.85 mm olan 14'ü birbirine eşit girişten oluşan 16 tane kanalcık bulundurmaktadır. Kanalın uç taraflarında bulunan iki kanalcık ise diğer kanalcık girişleriyle özdeş olarak düşünülmüştür. Çalışma akışkanı olarak deiyonize su kullanılmış ve Reynolds sayısı tek bir kanalcık içerisinde 75 ile 190 arasında değişmektedir. Yerel ısı transferi ve sürtünme katsayı değerlerini doğru bir şekilde değerlendirmek için çalışma akışkanının değişken termofiziksel özellikleri ve ısıl giriş etkileri göz önünde bulundurulmuştur. Yerel Nusselt sayısının boyutsuz eksenel ısıl uzunluk ile değişimi, sürtünme faktörünün ve ortalama Nusselt sayısı değerlerinin Reynolds sayısı ile değişimi ve duvar üzerindeki sıcaklık dağılımı, kanatçıklı minikanalın akış ve ısı transferi özelliklerinin çalışılması için değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar teorik değerler ile karşılaştırılmış ve grafiksel olarak sunulmuştur. Son olarak, kanalın performans belirleme kriteri (PEC) değerleri belirlenmiş ve kanalın uygulanabilirliği gösterilmiştir.

Due to their high heat transfer rate, small scale channels have been a popular area of study for the past three decades, especially in heat exchanger research. In this study, fluid flow and heat transfer characteristics in a multi-port finned mini channel with a rectangular cross section was investigated experimentally under the constant heat flux boundary condition. The mini channel, which has a length of 638 mm, consists of 16 ports, 14 of which are identical finned rectangular channels with a width of 2.10 mm and a height of 5.85 mm, while the remaining two ports at the outer edges of the channel were considered to be identical with the other ports. Deionized water was used as the working fluid with Reynolds number ranging between 75 and 190 in a single port. In order to correctly evaluate local heat transfer and friction coefficient values, thermal entrance effects and varying thermo-physical properties of the working fluid were taken into consideration throughout the study. Local Nusselt number varying with dimensionless axial thermal length, friction factor and average Nusselt number values varying with Reynolds number, and temperature distribution along the wall were evaluated to study fluid flow and heat transfer properties of the finned mini channel. Experimental results were compared to theoretical values and presented graphically. In conclusion, performance evaluation criteria values of the channel were determined to show it's applicability.