Chevron tipi contalı-plakalı ısı değiştirgeçlerinin ısıl ve hidrolik karakteristiklerinin belirlenmesi ve düzgün olmayan akış dağılımının incelenmesi

Abstract

Isı değiştirgeçleri, teknoloji tarihinin başından bu yana, enerji dönüşüm sistemlerinde kullanılan en önemli elemanlardan biridir. Farklı sıcaklığa sahip iki ya da daha fazla akışkan arasında ısı formunda enerji değişimini sağlarlar. Soğutma ve ısıtma sistemleri dahilinde geniş bir kullanım yelpazesine sahiptirler; iklimlendirme sistemleri, atık ısı geri kazanımı, nükleer reaktörler, güç santralleri, kimya, ziraat, besin, tekstil endüstrileri gibi büyük ölçekli sistemlerden elektronik sistemlerde soğutma işlevi gibi mikro ölçekli sistemlere kadar pek çok alanda kullanılırlar. Bu doğrultuda TOBB ETÜ bünyesinde kurulan deney düzeneği kullanılarak üç farklı geometriye sahip chevron tipi contalı-plakalı ısı değiştireci ile farklı sıcaklık, debi, plaka sayısı kullanılarak deneyler yürütülmüş, çalışma sonucunda plaka karakteristikeri ve plaka sayısına bağlı akış yanlış dağılımı miktarı bulunmuştur. Deneyler, 2.3 ile 6.4 arasında değişen Prandtl sayısı ve 300 ile 5000 arasında değişen Reynolds sayısı aralığında gerçekleştirilmiştir. Kurulu deney düzeneğinin, en fazla 5000 civarında Reynolds sayısına çıkabilecek kapasiteye sahip olduğu tespit edilmiştir. 3 farklı geometride chevron tipi contalı-plakalı ısı değiştirgeci için de ısıl ve hidrolik karakteristikleri veren korelasyonlar bulunmuş, karşılaştırmaları yapılmıştır. Buna ek olarak plaka sayısına bağımlı akış yanlış dağılımı incelenmiştir.

Heat exchangers are one of the the most important elements that have been used for energy conversion systems since the begining of the history of thechnology. They provide enery transfer, in the form of heat, between two or more fluid having different temperatures. Heat exchangers have a wide range of application area within the cooling and heating systems; used in many fields from large-scale systems like air conditioning systems, waste heat recovery, nuclear reactors, power plants, chemical, agriculture, food and textile industries, and micro-scale systems such as electronics cooling. Thus, an experimental set-up, that has been established in TOBB ETU, is used for determining thermal-hydraulic performances and flow maldistribution of three different chevron type gasketed-plate heat exchangers having different geometries for various temperatures, number of plates and flow rates. Experiments are conducted within the range of Reynolds number 300 to 5000 and Prandtl number, 2.3 to 6.4. It is determined that, within the capacity of experimental set-up, maximum Reynolds number that can be reached is about 5000. Correlations for both hydraulic and thermal characteristics for three different chevron type gasketed-plate heat exchanger have been developed. In addition, flow mal-distribution depending on number of plates is investigated.