Kazanlarda Duman Boruları için Yeni Geliştirilen Türbülatörlerin Sayısal İncelenmesi

Abstract

Çağımızda enerji tasarrufu üzerine yapılan çalışmalar, azalan enerji kaynakları karşısında gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Son zamanlarda belirli teknikler kullanılarak ısı transferinin arttırılmasıyla enerji veriminin arttırılması konusunda birçok çalışma yapılmıştır. Isı transferinin arttırma tekniklerini aktif ve pasif metotlar olarak sınıflandırmak mümkündür. Bu yöntemlerde amaç ısı taşınım katsayısını arttırmaktır. Bu konuda yapılan çalışmalarda amaç; ısı değiştiricilerinin boyutlarının küçültülmesi, değişik akış profillerinin uyarlanması ile ısı transfer verimliliğinin arttırılması ve ek enerji gereksiniminin azaltılmasıdır. Özellikle kazanlarda ısı transferinin, dolayısıyla kazan veriminin artması için literatürden ısı geçişini iyileştirdiği bilinen, pasif yöntemlerden biri olan türbülatör kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır. Bu çalışmada, kazanlarda duman boruları için geliştirilen türbülatörler sayısal olarak incelenmiştir. Sekiz farklı şekilde türbülatör tekli, ikili, üçlü ve dörtlü olarak iç çapı 70 mm ve uzunluğu 1 m olan kazan duman borusu içerisine eşit aralıklarla yerleştirilerek ısı transferine ve basınç kayıplarına etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Reynolds sayısı, 3000-47000 değerleri arasında değişmekte olup sayısal tabanlı parametrik çözüm yapılmıştır. Soğuk hava standardı kabulü yapılmıştır. Türbülatörleri içinde barındıran borunun yüzey sıcaklığı sabit kabul edilerek çözümlemeler yapılmıştır. Çalışmada Nusselt sayıları, basınç kayıpları ve akışkan çıkış sıcaklıkları türbülatörsüz ve her bir farklı türbülatörlü boru için karşılaştırılmıştır. Türbülatör sayısı arttıkça Nusselt sayının ve çıkış sıcaklığının arttığı ancak buna bağlı olarak basınç kayıplarının da arttığı görülmüştür.In this age, studies on energy saving are gaining importance daily in the face of decreasing energy resources. Recently, many studies have been carried out on increasing energy efficiency by increasing heat transfer using specific techniques. Classifying heat transfer enhancement techniques as active and passive methods is possible. These methods aim to increase the heat transfer coefficient. The studies on this subject aim to reduce the size of heat exchangers, improve heat transfer efficiency by adapting different flow profiles, and reduce additional energy requirements. The use of turbulators, one of the passive methods known from the literature to improve heat transfer, has become quite widespread, especially to increase heat transfer in boilers and, therefore, boiler efficiency. In this study, turbulators developed for smoke pipes in boilers were numerically examined. Eight different types of turbulators, single, double, triple and quadruple, were placed at equal intervals in the boiler smoke pipe with an inner diameter of 70 mm and a length of 1 m, and their effects on heat transfer and pressure losses were numerically examined. Reynolds number varies between 3000-47000 values and a numerical-based parametric solution was carried out. Cold weather standard has been accepted. Analyses were made assuming the surface temperature of the pipe containing the turbulators was constant. In the study, Nusselt numbers, pressure losses and fluid outlet temperatures were compared for pipes without turbulators and for each pipe with different turbulators. It was observed that as the number of turbulators increased, the Nusselt number and outlet temperature increased, but the pressure losses also increased accordingly.