

















































Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
heat exanger and desing and tansfer
Typology: Cheat Sheet
1 / 57
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
ii
Yaptığım çalışmalarda bana yardım eden ve destekleyen Dr.Öğr. Üyesi Gürsel Çınar hocama teşekkürlerimi sunarım. FATİH KARAGÖZ OCAK 2023,KAYSERİ BORU TİPİ ISI DEĞİŞTİRİCİSİ TASARIMI
Erciyes Üniversitesi,Mühendislik Fakültesi MTU Ödevi,Ocak 2023 Danışmanlar Dr.Öğr.Üyesi GÜRSEL ÇINAR
İki akışkan arasındaki ısı geçişi günümüzde mühendislik alanında önemli uygulamalardan biri olarak kabul edilmiştir. Isıtma, soğutma, iklimlendirme çalışmalarında, atık ısı kazanımında gibi pek çok alanda akışkanların birbiri arasında ki ısı değişimleri kullanılır. Bunu ısı değiştiricileri ile yaparız. Boru tipi ısı değiştiricisi de bu alanda en yaygın kullanılanlardandır. Bu çalışmada ısı değiştiricisi çeşitli programlarda matematiksel olarak analize tabi tutulmuştur. Sıcak ve soğuk akışkan olarak su ve hava kullanılmıştır. Boruların malzemesi ise alüminyum seçilmiştir. Tasarım aşamasında SolidWorks programını analiz aşamasında ise Ansys programını kullanılmıştır. Akış profiline göre tasarımda zıt akışlı bir ısı değiştiricisi tercih edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Zıt akışlı boru tipi ısı değiştiricisi,Solidworks,Ansys iv
YÖNERGEYE UYGUNLUK SAYFASI.....................................................................i ÖNSÖZ/TEŞEKKÜR ...................................................................................................ii ÖZET..............................................................................................................................iii ABSTRACT…………………………………………………………………………....iv İÇİNDEKİLER ..............................................................................................................v KISALTMALAR...........................................................................................................ix TABLOLAR LİSTESİ…………………………………………………………………x ŞEKİLLER LİSTESİ.....................................................................................................xi GİRİŞ .............................................................................................................................. 1.Bölüm GENEL BİLGİLER VE LİTERATÜR ÇALIŞMASI 1.1 Problem Durumu………………………………………………………………2 1. Araştırmanın Amacı………………..……………………………………………...2 1. Araştırmanın Önemi………………………………………………………………. 1.4 Isı DEĞİŞTİRİCİLERİN SINIFLANDIRILMASI…………………………. 1.4.1 Doğrudan Temas Olmayan Isı değiştiricisi……………………………….. 1.4.2 Doğrudan Temaslı Isı değiştiricisi………………………………………... 1.5 Akışkan Sayısına Göre Sınıflandırma……………………………………………. 1.6 Yüzey Kompaktlığına Göre Sınıflandırma……………………………………….. 1.6.1 Gazdan-akışkana ısı değiştiriciler…………………………………………. 1.6.2 Gazdan-Akışkana Isı Değiştiriciler………………………………………...4 vi 1.7 YAPISAL ÖZELLİKLERİNE GÖRE SINIFLANDIRMA……………………. 1.7.1 Borulu Isı Değiştiriciler……………………………………………………
3.2.1.1. Soğutucu akışkan olarak su kullanılan model…………………………………. 3.2.1.2. Soğutucu akışkan olarak hava kullanılan model…………………………….... 4.BÖLÜM SONUÇ VE ÖNERİLER 4.1 SONUÇ VE ÖNERİLER……………………………………………………………... KAYNAKÇA………………………………………………………………………………. ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………………………………...
ix KISALTMALAR CFD= Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği LMTD= Logarithmic Mean Temperature Difference NTU =Number of Transfer Units
- 1.7.1.1 Gövde-Boru Isı Değiştiriciler………………………………………… - 1.7.1.2 Çift borulu Isı Değiştiriciler…………………………………………... - 1.7.1.3 Spiral borulu Isı Değiştiriciler…………………………………………..... - 1.7.2 Levhalı Tip Isı Değiştiriciler……………………………...……………..... - 1.7.2.1 Contalı levhalı ısı değiştiriciler………………..…… …………….. - 1.7.2.2 Spiral Levhalı Isı Değiştiriciler…………………………………….. - 1.7.2.3 Lamelli Isı Değiştiricileri……………………………………………
1.1 Problem Durumu Nüfus artışıyla beraber talepler de beraberinde artmaktadır. Endüstriyel sistemde bu duruma adapte olmaktadır. Endüstride kullanılan sıvılar fazla ısınmakta ve bu tahribatlara neden olmakta. Bu sıvıların kontrol altına alınması gerekmektedir. Bu kontrolü de ısı değiştiricileri ile sağlayabiliyoruz. Böylece sistemler doğru çalışmaktadır. 1.2 Araştırmanın Amacı Farklı çalışma sıcaklıklarında katı cidar ile birbirinden ayrılan iki akışkanın ısı geçişinin hesaplanması. 1.3 Araştırmanın Önemi Verimin arttırılmasıyla yakıt kullanımı düşer. Çevreye atılan zehirli atıkların azaltılması ile çevre kirliliğinin azalması insan sağlığına daha az etkilenmesi ve iklim değişiklilerinin önüne geçilmesi hedeflenmektedir. Ayrıca temizlik ve bakım maliyetleri düşük olduğu, kapasite sınırlaması olmadığı ve birçok endüstriyel alanda kullanım imkanı olduğundan hem işletmede hem satıcıda kar marjı yüksek olacaktır.
Farklı sıcaklıklara sahip iki akışkan arasında, birbiri içerisinde karışmalarına müsaade etmeden, ısı transferinin gerçekleştirildiği cihazlardır. Yaygın olarak; Isıtma sistemlerinde, klima sistemlerinde, kimyasal proseslerde, güç santrallerinde kullanılırlar.
1.4.1 Doğrudan Temas Olmayan Isı Değiştiricisi Doğrudan temas olmayan ısı değiştiricilerde; akışkan akışları ayrıdır ve geçirimsiz (sızdırmaz) ayırıcı duvar sayesinde aralıksız olarak ısı transferi gerçekleşir. Akışkanlar arasında temas yoktur, bu tip ısı değiştiricilere yüzey ısı değiştiricileri de denilir ve doğrudan transfer tipi, depolama tipi ve akışkan yatak olmak üzere üçe ayrılır.[5] 1.4.2 Doğrudan Temaslı Isı Değiştiricilerde Doğrudan temaslı ısı değiştiricilerde; iki ayrı akışkan direk temasta bulunur, ısı transferi gerçekleşir ve tekrar ayrılırlar. Genellikle bu tip ısı değişiminde, ısı transferi yanı sıra kütle transferi de gerçekleşir. Doğrudan temas olmayan tipe göre; daha yüksek ısı transfer oranları yakalanır, ısı değiştirici imalatı ucuzdur ve ara yüzey olmadığı için tıkanma problemi de gerçekleşmez. Karışmayan akışkanlarla ısı değiştirici, gaz-sıvı ısı değiştirici ve sıvı-buhar ısı değiştiriciler olarak üçe ayrılabilirler.[5] 1.5 Akışkan Sayısına Göre Sınıflandırma Isı değiştiricileri iki, üç ve çok akışkanlı olarak sınıflandırılabilirler Çoğu ısıtma-soğutma işlemi iki akışkan arasındaki ısı transferini içerir. Üç akışkanlı ısı değiştiricileri kriyojenik geniş uygulama alam bulduğu gibi hava ayırma sistemleri, saflaştırma, hidrojenin sıvılaştırılması, amonyak sentezi gibi kimyasal ve proses endüstrilerinde de kullanılırlar. On iki akışkana kadar bileşen içeren kimyasal işlemler olduğu bilinmektedir.
Gövde-boru tipi ısı değiştiricilere oranla; kompakt ısı değiştiricilerde birim hacim için daha fazla ısı transfer yüzeyi bulunmaktadır. Bunun sonucu olarak, azaltılmış hacim, ağırlık ve maliyet elde edilir. Gazdan-akışkana ve sıvıdan-sıvıya, faz değişimi olarak ikiye ayrılabilir. İki farklı ayrım için kompaktlık kriteri farklıdır. ve maliyet elde edilir. Gazdan-akışkana ve sıvıdan-sıvıya, faz değişimi olarak ikiye ayrılabilir. İki farklı ayrım için kompaktlık kriteri farklıdır. Yüzey alanı yoğunluğuna (β) göre ısı değiştiricileri kompakt ve kompakt olmayan seklinde ikiye ayrılır. Yüzey alanı yoğunluğu 700 m²/ m³’ten büyük olan ısı değişicileri kompakt, 700 m²/ m³ veya daha küçük olan ısı değişicileri ise kompakt olmayan ısı değişicileri olarak tanımlanır. Kompakt ısı değiştiricileri ağırlıktan, hacimden kazanç sağladığı ve daha esnek bir projelendirmeye olanak sağladığı için kompakt olmayan ısı değiştiricilerine göre tercih edilir.
tasarlanabildiklerinden, endüstriyel uygulamalarda yoğun olarak kullanılırlar. Gövde boru, çift boru ve spiral boru olmak üzere üçe ayrılırlar.[5]
1.7.1.1 Gövde-Boru Isı Değiştiriciler Bir grup yuvarlak borunun, silindirik bir kabuğun içine yerleştirilmesiyle elde edilir. Ana bileşenleri; borular, gövde, ön ayna, arka ayna, şaşırtma levhası, boru destekleridir.
İç içe geçmiş iki borudan içteki boru kanatçıklı veya düz olabilir. Bir akışkan içteki boruda, diğeri ise iki boru arasında hareket eder. Birim ünite maliyeti fazla olduğundan küçük kapasiteli uygulamalarda kullanılır.[3]
1.7.1.3 Spiral borulu Isı Değiştiriciler Bir gövde içinde, bobin gibi sarılmış bir ya da birden fazla spiral boru bulundururlar. Termal genleşme problem olmasa da, temizlemek neredeyse imkânsızdır. 1.7.2 Levhalı Tip Isı Değiştiriciler Levhalı tip ısı değiştiriciler, ince levhalar kullanılarak imal edilirler. Levhalar, düz ya da girintili-çıkıntılı olabilir. Bu tip ısı değiştiriciler yüksek basınca, sıcaklığa ya da yüksek basınç veya sıcaklık farklarına dayanıksızdırlar. Contalı, spiral levhalı, lamelli olarak üçe ayrılırlar. [3] 1.7.2.1 Contalı levhalı ısı değiştiriciler İnce metal levhalardan bir paket yapılarak elde edilir. Bu levhaların dört köşesinde akışkanların geçebilmesi için delikler bulunmaktadır. Uygun contalarla akışkanlar yönlendirilir ve birbirlerine karışmaları engellen. Sıkıştırma çubukları ile sıkıştırılır. İstenildiğinde sisteme levha eklenip çıkarılarak, ısıl kapasite değiştirilebilir.[3]