hava soĞutmali kondenserĐn isil analĐzĐ ve …

T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNĐVERSĐTESĐ MÜHENDĐSLĐK FAKÜLTESĐ

MAKĐNA MÜHENDĐSLĐĞĐ BÖLÜMÜ

HAVA SOĞUTMALI KONDENSERĐN ISIL ANALĐZĐ VE TASARIMI

BĐTĐRME PROJESĐ

Eren EGE

Projeyi Yöneten Yrd. Doç. Dr. Aytunç EREK

Ocak, 2007 ĐZMĐR

TEZ SINAV SONUÇ FORMU

Bu çalışma … / … / …. günü toplanan jürimiz tarafından BĐTĐRME PROJESĐ olarak kabul edilmiştir.

Yarıyıl içi başarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden ……… ( …………….…. ) dir.

Başkan Üye Üye

Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığına,

………………….. numaralı ………………… jürimiz tarafından … / … / …. günü saat …… da yapılan

sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden ……. almıştır.

Başkan Üye Üye

ONAY

i

TEŞEKKÜR

Hava soğutmalı kondenserin ısıl analizi ve tasarımı konusunda hazırlamış olduğum

bu bitirme tezinde bana rehberlik eden ve FLUENT 6.2.16 ve GAMBIT 2.2.20

programlarının kullanılması konusunda desteğini esirgemeyen Yrd. Doç. Dr. Aytunç

EREK’e ve Araş. Gör. Mehmet Akif EZAN’a teşekkür ederim.

Eren EGE

ii

ÖZET

Bu çalışmanın amacı,hava soğutmalı kondenserin ısıl analizini ve bu doğrultuda

tasarımını yapmaktır.Bu çalışma,farklı boyutlardaki hava soğutmalı kondenser tasarımlarının

analizlerinin yapılmasında kaynak olarak kullanılabilir

Đhtiyaca uygun hız değerleri için verimli bir kanat tasarımı yapılmıştır.Bu tasarım

GAMBIT paket programında modellenmiştir.Uygun sınır koşulları tanımlanarak,farklı hız

değerleri için ısı transferi değişimi FLUENT paket programı kullanılarak

hesaplanmıştır.Buna bağlı sıcaklık dağılımları gösterilmiştir.

Đşletme maliyetleri ve gürültü gibi çevresel koşullar düşünülerek kondenser için

uygun hız değeri tespit edilmiştir.

iii

ĐÇĐNDEKĐLER

TEŞEKKÜR ............................................................................................................................................................ i

ÖZET ......................................................................................................................................................................ii

Şekil listesi .............................................................................................................................................................. v

Tablo Listesi .........................................................................................................................................................vii

Bölüm Bir

GĐRĐŞ

1.Kondenser ............................................................................................................................................................ 1

1.1.Hava Soğutmalı Kondenserler .....................................................................................................................2

1.1.1.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Uygulama Ve Teknik Özellikleri Hakkında Vurgulanması Gereken

Önemli Noktalar ...........................................................................................................................................5

1.1.1.1.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Fanları Ve Ses Seviyeleri ........................................................6

1.1.1.2.Hava Soğutmalı Kondenser Tipleri .............................................................................................6

1.1.1.2.1.Hava Soğutmalı Ticari Tip Kondenserler ............................................................................6

1.1.1.2.2.Hava Soğutmalı Üniversal Kondenserler ............................................................................7

1.1.1.3.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Grup Tertip Şekline Göre Sınıflandırılması .............................8

1.1.1.4.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Tercih Nedenleri ......................................................................8

1.1.1.5.Ticari Tip Hava Soğutmalı Kondenselerin Uygulama Alanı .......................................................8

1.1.1.6.Hava Soğutmalı Kondenser Kapasitesinin Belirlenmesi Ve Seçim Aşamaları ............................8

1.1.1.7.Kondenser Seçim Esasları .........................................................................................................10

1.1.1.8.Kondenzasyon (Yoğuşma) Sıcaklığı .........................................................................................10

1.1.1.9.Yüksek Kondenzasyon Basıncının Kompresöre Etkileri ...........................................................10

1.1.1.10.Kondenser Đç Temizliğinde Üretim Faktörleri .........................................................................11

1.1.1.10.1.Kondenserde Đç Temizlik: ...............................................................................................11

1.1.1.10.2.Kondenserde Dış Temizlik ve Bakım: .............................................................................11

1.2.Evaporatif Kondenserler ............................................................................................................................11

1.3.Su Soğutmalı Kondenserler .......................................................................................................................13

iv

Bölüm Đki

MATEMATĐKSEL MODELĐN OLUŞTURULMASI

2.Giriş ................................................................................................................................................................... 16

2.1GAMBIT .....................................................................................................................................................20

2.2.FLUENT ...............................................................................................................20

Bölüm Üç

ÖNĐŞLEMLEME

3.Geometrik Modelin oluşturulması ....................................................................................22

3.1Gambit Đle modelleme .................................................................................................................................23

3.1.1Modelin Oluşturulması: ......................................................................................................................23

3.1.3.Sınır Şartlarının Tanımlanması: .........................................................................................................25

3.2.Fluent ile modelleme ..................................................................................................................................28

3.2.1.Ayarlamalar ve Çözüm ......................................................................................................................28

3.2.1.1Grid Kontrolü: ............................................................................................................................28

3.2.1.2Enerji Denklemleri: ....................................................................................................................28

3.2.1.3Viskoz Modeli ............................................................................................................................28

3.2.1.4.Sınır Şartları: .............................................................................................................................29

Bölüm Dört

SONUÇLAR

4.Sonuçlar ............................................................................................................................................................. 30

4.1.Toplam ısı transferi miktarı ........................................................................................................................30

4.2.Sonuçların değerlendirilmesi .....................................................................................................................40

KAYNAKLAR ................................................................................................................................................41

v

Şekil listesi

Şekil-1.1 Soğutkan HCFC-22 Ve Soğutucu Havanın Yoğuşma Yüzeyi Boyunca Sıcaklık

Eğrisi 3

Şekil-1.2 Hava Soğutuculu Kondenserin Tipik Konstruksiyonu 4

Şekil-1.3.Davlumbazsız,Galvaniz Davlumbazlı Ve Plastik Davlumbazlı 6

Şekil 1.4. Çoklu Tipleri 6

Şekil 1.5 Dik Tip 6

Şekil 1.6 Yatık Tip 7

Şekil 1.7 V Tipi 7

Şekil 1.8 Su Soğutmalı Kondenser 13

Şekil 1.9 Su Soğutmalı Kondenserin Yoğuşma Yüzeyi Boyuncaki Sıcaklık Eğrisi 13

Şekil 2.1 Kondenser Modeli Ve Akış Koşulları 15

Şekil 2.2. Seçilen modül 16

Şekil 2.3. 24 Borulu Modül Genel Ve Detay Görünümü 17

Şekil 2.4. Seçilen modül 18

Şekil 3.1 Kanatlar ve boru 21

Şekil 3.2 Satematiksel model – genel görünüş 22

Şekil 3.3 Sayısal ağlar 23

Şekil 3.4 Sayısal ağların kesit görüntüsü 23

Şekil 3.5. Hava giriş çıkış sınır koşulları 24

Şekil 3.6. Alt ve üst yüzey simetri koşullu yüzeyler 24

Şekil 3.7 Boru içi sınır koşulu 25

Şekil 3.8 Yanal yüzeyler simetri koşulu 25

Şekil 3.9 Enerji denklemleri dahil edilir 27

Şekil 3.9 Akış hızı 1m/s ve sıcaklığının 305 k değeri tanımlanır 28

vi

Şekil 4.1 Sonuçların yakınsama eğrisi 29

Şekil.4.2. Kanadın yüzeyi ve boru yüzeyi üzerindeki sıcaklık dağılımı 30

Şekil.4.3 1 m/s’lik akış hızında akış boyuca farklı kesitlerde sıcaklık dağılımı 30

Şekil.4.4 0.75 m/s akış hızı için kanatların ortasındaki sıcaklık dağılımı 31

Şekil.4.5 1 m/s akış hızı için kanatların ortasındaki sıcaklık dağılımı 31




Şekil.4.9 2 m/s akış hızı için kanatların ortasındaki sıcaklık dağılımı 33



Şekil.4.12 0.75m/s akış hızı için kanadın yüzeyindeki sıcaklık dağılımı 35

Şekil.4.13 1m/s akış hızı için kanadın yüzeyindeki sıcaklık dağılımı 35




Şekil.4.17 2m/s akış hızı için kanadın yüzeyindeki sıcaklık dağılımı 37



vii

Tablo Listesi

Tablo 1. Modül Boyutları 18

Tablo 2 Sınır şartları 25

Tablo 3 305 K de Havanın Fiziksel Özellikleri 27

Tablo 4. Farklı hız değerleri için ısı transferi değişimi 39

1

Bölüm Bir

GĐRĐŞ

1.Kondenser

Soğutma sisteminde soğutucu akışkanın evaporatörden aldığı ısı ile kompresördeki

sıkıştırma işlemi sırasında ilave olunan ısının sistemden alınması kondenserde yapılır.

Böylece soğutucu akışkanın sıvı hale gelerek basınçlandırılır ve tekrar genleştirilerek

evaporatörden ısı alacak duruma getirilir.

Buhar ve gazların bir yüzeyde yoğuşması, yüzeyin vasıflarına bağlı olarak “Damla

veya film teşekkülü” tarzlarında oluşur. Damla teşekkülü ile yoğuşma (Dropwise

condensation) durumunda çok daha yüksek (Film teşekkülünden 4-8 defa daha fazla) ısı

geçirgenlik katsayıları sağlanabilmekte ve bu tercih edilmekte ise de uygulamada soğutucu

akışkanın özellikleri ve kondenser imalatının ekonomik faktörlerle sınırlanmaları nedeniyle

ancak film tarzı yoğuşma ve az ölçüde de damla teşekkülü ile yoğuşma birlikte olmaktadır.

Kondenserdeki ısı alış verişinin 3 safhada oluştuğu düşünülebilir,

• Kızgınlığın alınması

• Soğutucu akışkanın yoğuşması

• Aşırı soğutma.

Kondenser tasarımına bağlı olarak aşırı soğutma kondenser alanının %0-10’unu

kullanacaktır. Kızgınlığın alınması için ise kondenser alanının %5’ini bu işleme tahsis etmek

2

gerekir. Bu üç değişik ısı transferi şekline bağlı olarak kondenserdeki ısı geçirme katsayıları

ile sıcaklık araları da farklı olacaktır. Ancak kızgınlığın alınması safhasındaki ortalama

sıcaklık aralığının fazlalığına karşı daha düşük bir ısı transferi katsayısı mevcut olacak, fakat

aşırı soğutma sırasında bunun aksine sıcaklık aralığı daha az ve ısı geçirme katsayısı daha

fazla olacaktır. Yoğuşma sırasında ise her iki değer de alt-üst seviyelerinin arasında

bulunucaktır. Yapılan deneylerde ısı transferi katsayısının artmasının karşısında sıcaklık

farkının azalması (veya tersi) yaklaşık olarak aynı çarpım sonucunu vermektedir ve bu

değerlerin ortalamasını kullanmak mümkün olmaktadır. Hesaplamada sağladığı basitlik de

göz önüne bulundurularak kondenserlerin hesabında tek bir ısı geçirme katsayısı ile tek bir

ortalama sıcaklık aralığı değerleri uygulanmaktadır.

Genel olarak 3 değişik tip kondenser mevcuttur;

• Su soğutmalı kondenserler

• Hava ile soğutmalı kondenserler

• Evaporatif (Hava-Su) kondenserler.

Uygulamada, bunlardan hangisinin kullanılacağı daha ziyade ekonomik yönden

yapılacak bir analiz ile tespit edilecektir. Bu analizde kuruluş ve işletme masrafları beraberce

etüt edilmelidir. Diğer yandan, su soğutmalı ve evaporatif kondenserlerde yoğuşum

sıcaklığının daha düşük seviyelerde olacağı ve dolayısla soğutma çevrimi termodinamik

veriminin daha yüksek olacağı muhakkaktır, bu nedenle yapılacak analizde bu hususun

dikkate alınması gerekir.

1.1.Hava Soğutmalı Kondenserler

1 hp’ye kadar kapasitedeki gruplarda istisnasız denecek şekilde kullanılan bu tip

kondenserlerin tercih nedenleri; basit oluşları, kuruluş ve işletme masraflarının düşüklüğü,

bakım-tamirlerinin kolaylığı şeklinde sayılabilir. Ayrıca her türlü soğutma uygulamasına

uyabilecek karakterdedir (Ev tipi veya ticari soğutucular, soğuk odalar, pencere tipi klima

cihazları gibi). Çoğu uygulamalarda hava sirkilasyon fanı açık tip kompresörün motor

kasnağına integral şekilde bağlanır ve ayrı bir tahrik motoruna ihtiyaç kalmaz.

Kondenser Kapasitesi = Kompresörün Soğutma Kapasitesi + Kompresörün Çektiği

güç

3

Kondenserdeki ısı alışverişi 3 aşamada gerçekleşir.

• Kızgınlığın alınması

• Soğutkanın yoğuşması

• Aşırı soğutma

Kondenserin alanının takriben % 85’i yoğuşturma olayına hizmet eder ki

kondenserin asli görevi budur. %5 civarında bir alan kızgınlığın alınmasına ve alanın %10’u

ise aşırı soğutmaya (subcooling) hizmet eder. Hava Soğutmalı Kondenserlerde yoğuşan

soğutkanı kondenserden almak ve depolamak üzere genellikle bir soğutkan deposu

(Receiver) kullanılması usul haline gelmiştir. Bunda amaç, kondenserin faydalı alanını sıvı

depolamak için harcamamaktır. Mümkünse yalnız aşırı soğutma yapılan kısım sıvı ile

dolmalıdır.

Şekil-1.1 [1]Soğutkan HCFC-22 Ve Soğutucu Havanın Yoğuşma Yüzeyi Boyunca

Sıcaklık Eğrisi

Havalı kondenserler, halokarbon soğutucu akışkan için genellikle bakır boru /

aliminyum kanat tertibinde, bazen de Bakır boru / Bakır kanat ve bakır veya Çelik boru /

çelik kanat tertibinde imal edilirler. Aliminyum alaşımı boru / kanat imalatlara da rastlamak

4

mümkündür. Kullanılan boru çapları ¼” ila ¾” arasında değişmektedir. Kanat sayısı beşer

metrede 160 ile 1200 arasında değişir, fakat en çok kullanılan sıklık sınırları 315 ila 710

arasında kalmaktadır. Bu tip havalı kondenserlerin ısı geçiş alanı ihtiyacı ortalama olarak 2.5

m/sn hava geçiş hızında, beher ton/frigo (3024 kcal/h) için 9 ila 14 m kare arasında

değişmektedir. Çok küçük, tabii hava akışlı kondenserler hariç tutulursa, hava ihtiyacı

ortalama beher kcal/h için 0.34-0.68 m3/h arasında değişmekte olup buna gereken fan motor

gücü beher 1000 kcal/h için 0.03-0.06 hp civarında olmaktadır. Fan devirleri 900 ila 1400

d/d arasında olmalıdır. Kondenser fanları genellikle aksiyal tip olup sessiz istenen yerlerde

radyal tip kullanılabilir. Soğutucu akışkanın yoğuşma sıcaklığı ise, hava giriş sıcaklığının 10-

20C üzerinde bulunacak şekilde düşünülmelidir. Genelde boruların durumu, kanat aralıkları,

derinlik (boru sırası) alın alanı gibi tasarımı özellikleri hava debisi ihtiyacını, hava direncini

ve dolayısıyla fan büyüklüğü, fan motor gücünü ve hatta grubun ses seviyesiyle maliyetleri

etkiliyecektir. Bugünkü kondenser tasarım şekli sıcak soğutucu akışkanın üstten bir

kollektörle birkaç müstakil devreye verilmesi, yoğuştukça gravite ile aşağı doğru inmesi ve

aşırı soğutma sağlanarak yine bir kollektörden alınması şeklindedir.

Hava soğutmalı kondenserler, grup tertip şekline göre ;

• kompresör ile birlikte gruplanmış

• kompresörden uzak bir mesafeye konulacak tarzda tertiplenmiş (split kondenser)

olmak üzere iki sınıfa ayrılmaktadır. Kondenserden hava geçişi düşey ve yatay

yönde olacak tarzda tertiplenebilir. Diğer yandan, hava fanı, havayı emici veya itici etkiyle

hareketlendirecek şekilde konulabilir.

5

Şekil-1.2 [1]Hava Soğutuculu Kondenserin Tipik Konstruksiyonu

Bir soğutma sisteminin bekleneni verebilmesi, büyük ölçüde yoğuşma basınç ve

sıcaklığının belirli sınırlar arasında tutulabilmesiyle mümkündür. Bu ise kondenserin çalışma

rejimi ile yakından ilgilidir. Aşırı yoğuşum sıcaklık ve basıncının önlenmesi kondenserin

yeterli soğutma alanına sahip olmasıyla ilgili olduğu kadar hava sık rastlanan bir durumdur.

Bu nedenle, bilhassa soğuk havalarda çalışma durumu devresinde yeterli debi ve sıcaklıkta

havanın bulunmasıylada ilgilidir. Yoğuşma sıcaklık ve basıncının çok düşük olması halinde

ise yeterli soğutucu akışkanın akışı olamamasına bağlı olan sorunlar çıkmaktadır. Örneğin,

termostatik akspansiyon Vaf’inde yeterli basınç düşümü sağlanamamasından dolayı

kapasitenin düşmesi sık olduğunda, çok düşük yoğuşma basıncını önleyici tedbirler alınır ki

bunları iki grupta toplamak mümkündür;

• Soğutucu akışkanın tarafını kontrol etmek

• Hava tarafını kontrol etmek.

1.1.1.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Uygulama Ve Teknik Özellikleri

Hakkında Vurgulanması Gereken Önemli Noktalar

Kondenser soğutucu akışkanın evaporatörden aldığı ısı ile kompresördeki sıkıştırma

işlemi sırasında ilave olan ısının sistemden atılarak, soğutucu akışkanı yoğuşturma görevini

yapar. Böylece sistemin hem basma tarafındaki basınç düşer, hem de soğutucu akışkan sıvı

hale gelerek evaporatörden ısı alıp genleşecek duruma gelir.

6

1.1.1.1.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Fanları Ve Ses Seviyeleri

Kondenser fanları genellikle aksiyal tip olup, sessizlik istenen yerlerde düşük devirli

aksiyal tip kullanılabilir. Radyal tip genellikle hava sirkülasyonu için ilave statik basınç

gerektiğinde tercih edilmektedir. Ses seviyesinin kazandığı önem sonucunda, hava soğutmalı

kondenserlerde kullanılan kanat formu da önem kazanmıştır. Ses seviyesini düşürmek için

fanların düşük hızda çalışmaları, ısı transfer verimliliğini etkilemektedir. Düşük hızlarda

verimliliğinin düşmesini engellemek için özel formlu kanatlar kullanılmalıdır. Sonuc olarak

daha az basınç düşümü, daha az kirlilik ve daha rijit bir kanat yapısı düşünülerek uygun

kanatlar geliştirilmelidir. Bu kanatlar düşük ses seviyesini sağlayacak düşük hava hızlarında

konvansiyonel kaburgalı kanatlara göre daha yüksek kapasite sağlamaktadır.

1.1.1.2.Hava Soğutmalı Kondenser Tipleri

Aksiyal tip hava soğutmalı kondenserler uygulama aralığına göre ticari tip ve

üniversal tipi olmak üzere iki ana sınıfa ayrılabilir.

1.1.1.2.1.Hava Soğutmalı Ticari Tip Kondenserler

1.1.Davlumbazsız, Galvaniz davlumbazlı ve Plastik davlumbazlı tipleri

Şekil-1.3.Davlumbazsız,Galvaniz Davlumbazlı Ve Plastik Davlumbazlı

1.2

Şekil 1.4. Çoklu Tipleri

7

1.1.1.2.2.Hava Soğutmalı Üniversal Kondenserler

2.1.

Şekil 1.5 Dik Tip

2.2.

Şekil 1.6 Yatık Tip

2.3.

Şekil 1.7 V Tipi

8

1.1.1.3.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Grup Tertip Şekline Göre

Sınıflandırılması

• Kompresör ile birlikte gruplanmış

• Kompresörden uzak bir mesafeye konulacak tarzda tertiplenmiş

olmak üzere iki sınıfa ayrılabilir.

Kondenserden hava geçişi düşey ve yatay yönde olacak tarzda tertiplenebilir. Diğer

yandan, hava fanı, havayı emici veya itici etkiyle hareketlendirecek şekilde konulabilir.

Genel olarak, kondenserler dış mekanlarda monte edilebildiği gibi kapalı mekanların

içine de monte edilebildiğinden dolayı ses seviyesi ve kapasite üzerinde önemle durulması

gereken unsurlardır.

1.1.1.4.Hava Soğutmalı Kondenserlerin Tercih Nedenleri

• Basit ve anlaşılabilir oluşları

• Kuruluş ve işletme masraflarının düşüklüğü

• Bakım–Đşletme servis kolaylığı

• Ayrıca, her türlü soğutma uygulamasına uyabilecek karakterde olmaları.

1.1.1.5.Ticari Tip Hava Soğutmalı Kondenselerin Uygulama Alanı

Ticari Tip kondenserler ticari ve ev tipi soğutucularda, vitrin soğutucularda vb.

müşteri standardı uygulamalarda çok sık kullanılan kondenserlerdir.

1.1.1.6.Hava Soğutmalı Kondenser Kapasitesinin Belirlenmesi Ve Seçim

Aşamaları

a)Kullanılacak soğutma gazı seçilmelidir.

b)Soğutma kapasitesi ( soğutma yükü) ve çalışma sıcaklıkları belirlenmelidir.

9

Evaporasyon Sıcaklığı :Ürünün saklama sıcaklığı,oda sıcaklığı ve bağıl nemine

göre

Kondenzasyon Sıcaklığı : Maksimum ortam sıcaklığı ve seçilen gaza göre

belirlenir(Kapalı mahallerde kondenzasyon sıcaklığı havalandırma ve ek ısı kaynaklarına

göre değerlendirilmelidir).

c)Kompresörün Çektiği Güç

Kompresör motor gücü ilgili kompresör kataloğundan evaporasyon ve

kondenzasyon sıcaklıklarına göre okunmalıdır.

Alınan değerler katalogdan soğutma gazı, soğutma kapasitesi ve kompresör tipinin

yer aldığı sayfada seçilen evaporasyon ve kondenzasyon değeri ile kesiştirilerek kompresör

seçilir.

d)Kondenser Kapasitesi

Kompresörün çektiği güç + soğutma kapasitesi = Kondenser Kapasitesini oluşturur.

Bununla birlikte şok odası vb. uygulamalarda oda sıcaklığına bağlı evaporasyon

sıcaklığı çok düşüktür ve kompresörün verdiği soğutma kapasiteleri de yüksek evaporasyon

sıcaklıklarına göre oldukça düşüktür.

Sistemde gerekli otomatik kontrol yapılarak ilk kalkış yükleri dengelenmemiş ise;

Düşük evaporasyon değerine göre yapılan kondenser seçimlerimde sistem yüksek

basınçlara geçebilir ve istenen kapasite elde etmekte sorunlar yaşanabilir. Buna benzer

soğutma yükünün kısa zamanda atılması gereken uygulamalarda daha yüksek evaporasyon

sıcaklıklarına göre kondenser kapasitesi belirlemek tavsiye edilmektedir.

e)Kondenserin Çalışacağı Mahale Uygun Ses Seviyesi

Kondenser kapasitesi tespit edildikten sonra, kondenserin seçilebilmesi için,

kondenser kapasitesine etki eden faktörlerden biri olan kondenserin mahallinde geçerli olan

ses seviye sınırlarının bilinmesi gerekir. Ses seviyesine göre fan seçimi, fan seçimine göre

gerekli kondenser kapasitesi göz önünde bulundurularak kondenser seçimi yapılır.

10

f)Kondenser Boyutları

Gerekli ses seviyesi göz önünde bulundurularak oluşan alternatif kondenser

tiplerinden, kondenserin monte edileceği mahallin ölçüleri dikkate alınarak, gerekli

kondenser seçilir.

g)Montaj yeri seçiminde dikkat edilmesi gerekenler :

Kondenserden geçen hava serbest olarak ortama dağılmalı ve karşı basınçla

karşılaşmamalıdır. ( fanın hemen önündeki duvar vb. ) Aynı zamanda kondenserden ısınmış

olarak çıkan hava tekrar kondensere by-pass yapmasına yol açacak montaj yeri seçiminden

kesinlikle kaçınılmalıdır.

1.1.1.7.Kondenser Seçim Esasları

Kondenser seçerken aşağıdakilerin bilinmesi gerekmektedir.

• Kullanılacak soğutucu akışkanın cinsi

• Kompresörün tipi

• Kompresörün çalışma sıcaklıkları

• Çalışma şartları

1.1.1.8.Kondenzasyon (Yoğuşma) Sıcaklığı

Soğutkan yoğuşma sıcaklığı (kondenzasyon), hava giriş sıcaklığının 6–20 0C

üzerinde olacak şekilde düşünülmelidir. Kondenzasyon sıcaklığı seçimi sistemin çalışacağı

ortam sıcaklığına bağlı olarak değişir. Bu durumda Yoğuşma sıcaklığı 30-60 oC arasında

alınmaktadır.

Yoğuşma sıcaklığının seçimdeki etkenler :

• ortam sıcaklığı

• soğutucu akışkanların termo fiziksel özellikleri

• seçilmiş olan kompresörün özellikleridir.

1.1.1.9.Yüksek Kondenzasyon Basıncının Kompresöre Etkileri

Basıncın yüksek olması basma sübapları açıldığında pistonların karşı basıncının

yüksek olmasına sebep olur ve bu durum pistonlara ve pistonların bağlı bulunduğu kol ve

11

yataklara fazladan basınç uygulayacaktır. Bu basıncın, yani yükün sürekli olması

durumunda, yataklar normalden fazla yorulacak ve aşınma gösterecektir.

Yüksek Kondenzasyon Basıncı kompresörde yağlamada kullanılan yağın

sıcaklığının yükselmesine neden olur ve yağlama fonksiyonları azalacaktır. Ayrıca yüksek

sıcaklıkta yağdaki karbon bileşikleri açığa çıkarak yağın kararmasına neden olur.Yukarıdaki

tüm faktörlerin bir araya gelmesiyle kompresör ömrü Yüksek Kondenzasyon Basıncı

sonucunda ciddi olarak azalmaktadır.

1.1.1.10.Kondenser Đç Temizliğinde Üretim Faktörleri

1.1.1.10.1.Kondenserde Đç Temizlik:

Soğutucu akışkanların verimlilikleri açısından soğutma devresi ve elemanlarının

temizliği çok önemlidir. Bu önem, kondenser imal edilirken de vardır. Bu sebeple, üretim

sırasında (şişirme ve bükme) kullanılan yağların, yeni gazlara uyumluluğu

sertifikalandırılmış olması gereklidir. Sert lehimleme sırasında boru içleri azot altında

tutulmalı ve oksidasyon önlenmelidir. Sistem çalıştırılmadan ve gaz verme işleminden önce

vakum yapılarak, gaz verilecek ortamın havadan temizlenmesi gereklidir.

1.1.1.10.2.Kondenserde Dış Temizlik ve Bakım:

Kondenserden geçen hava miktarının, kondenser kapasitesini belirleyen en önemli

unsurlardan biri olduğu daha önce belirtilmişti. Dış temizlik tamamıyla kondenserin

lamelleri arasından hava geçişini zamanla engelleyecek kirlenmeleri önlemek amacıyla

yapılır. Kondenserin çalıştığı ortamda, toz, yaprak, yağ buharı v.b. lamel yüzeyine tutunup

katman yapacak ve hava geçişini engelleyecek maddelerin lamel yüzeyinden uzaklaştırılması

gerekmektedir. Bu ve benzeri sebeplerle kondenserlerin periyodik temizlik ve bakımdan

geçirilmesi gereklidir.

1.2.Evaporatif Kondenserler

Hava ve suyun soğutma etkisinden birlikte yararlanılması esasına dayanılarak

yapılan evaporatif kondenserler bakım ve servis güçlükleri, çabuk kirlenmeleri, sık sık

arızalanmaya müsait oluşları nedenleriyle gittikçe daha az kullanılmaktadır.

12

Evaporatif kondenser üç kısımdan oluşmaktadır.

• Soğutma serpantini,

• Su sirkilasyon ve püskürtme sistemi,

• Hava sirkülasyon sistemi.

Soğutma serpantininin içinden geçen soğutucu akışkan, hava soğutmalı kondenserde

olduğu gibi, yoğuşarak gaz deposuna geçer. Serpantinin dış yüzeyinden geçirilen hava, ters

yönden gelen atomize haldeki suyun bir kısmını buharlaştırarak soğutma etkisi meydana

getirir.(Aynen soğutma kulesinde olduğu gibi). Böylece kondenserdeki yoğuşma sıcaklığı ve

dolayısıyla basıncı daha aşağı seviyelere düşürülmüş olur. Serpantinin dış yüzeyi, ısı

transferi film katsayısının düşük oluşunun etkisini karşılamak üzere, alanı arttırmak için

kanatlarla techiz edilmektedir. Ancak, modern evaporatif kondenserlerde, boru dış

yüzeylerinde iyi bir ıslaklık elde edilmesi neticesi yüksek ısı transfer katsayılarına ulaşmakta

ve kanatsız düz borular kullanılmaktadır. Kondenserin alt seviyesinde bulunan su toplanma

haznesinden su devamlı şekilde bir pompa ile alınıp soğutma serpantinin üst tarafında

bulunan bir meme grubuna basılır ve memelerden püskürtülür. Bu suyun takriben %3-5

buharlaşarak (takriben 6 ila 7.5 litre/h beher ton /frigo için) havaya intikal ettiğinden, su

haznesine, flatörlü valf aracılığıyla devamlı su verilir. Ancak bu kondenserdeki su ilavesi, su

soğutmalı kondenseri bulunan soğutma kulesi ile mücehhez bir sisteme oranla çok daha azdır

ve bunun %5-10’u mertebesinde olmaktadır. Soğutma kulelerinde olduğu gibi, evaporatif

kondenserlerde de, buharlaşma sebebiyle geride kalan suyun sertliği ve kirliliği gittikçe

artacağından, su toplanma haznesinden bir miktar suyu sürekli sızdırmak gerekir. Iyi vasıflı

su kullanıldığında sızdırılan su miktarı 9-12litre/h beher ton/frigo civarında olmalıdır. Su

haznesinde verilen suyun yumuşatılmış su olması halinde bu miktar sıfıra indirilebilir ve bu

tercih edilmelidir.

Bir evaporatif kondenserin ısıl perfonmansı, sadece havanın kuru veya yaş

termometre sıcaklıkları veya havanın giriş–çıkış entalpi farkları baz alınarak gösterilemez.

Zira püskürtülen suyun ve üflenen havanın sıcaklıkları girişten çıkışlarına kadar çok değişik

değerler gösterirler. Havanın yaş termometre sıcaklığı normal olarak sürekli artar ve çıkışta

en yüksek seviyeye ulaşır. Suyun sıcaklığı ise soğutucu akışkandan alınan ısı ile yükselme

eğilimi gösterirken suyun buharlaşma ısısı almasıyla sıcaklığı düşmeye başlar. Bunun

sonucu, su sıcaklığı soğutma serpantinin girişinde yükselir (hava yaş termometre sıcaklığı bu

kısımda oldukça yükseldiğinden) ve sonradan, havanın giriş yerine yaklaşınca sıcaklığı

13

düşmeye başlar. Toplanma havuzunda su sıcaklığı, stabil bir çalışmaya erişilince fazla

değişmez.

Evaporatif kondenserler genellikle binanın dışına ve çatıya konulur, fakat bina içine

konularak hava giriş-çıkışları galvanizli saçtan kanallarla da sağlanabilir. Bina dışındaki

cihazların kışın da çalışması söz konusu ise donmaya karşı tedbir alınmalıdır. Bina içindeki

uygulamalarda ise, ıslak havanın atıldığı kanalın soğuk hacimlerden geçmesi halinde kanalın

içinde yoğuşma olacağı hatırda tutulmalı ve bu suyun toplanıp atılması için önlem

alınmalıdır. Bina içi uygulamaları, bir egzost sistemi ile entegre olarak uygulandığında

egzost fanı ve elektrik enerjisinden tasarruf sağlayacaktır.

Hava soğutmalı kondenserlerde olduğu gibi evaporatif kondenserlerde de soğuk

havalarda çalışma sırasında çok düşük yoğuşma basınçları oluşumunun önlenmesi gerekir.

Bu maksatla uygulanan tertipler;

• Vantilatör motorunun durdurulup çalıştırılması

• Hava debisini azaltıp çoğaltmak üzere hava akımına bir damper ve ayar

servomotoru kullanılması

• Vantilatör motorunun devrinin azaltılıp çoğaltılması olarak sayılabilir.

1.3.Su Soğutmalı Kondenserler

Bilhassa temiz suyun bol miktarda, ucuz ve düşük sıcaklıklarda bulunabildiği

yerlerde gerek kuruluş ve gerekse işletme masrafları yönünden en ekonomik kondenser tipi

olarak kabul edilebilir.

Büyük kapasitedeki soğutma sistemlerinde genellikle tek seçim olarak düşünülür.

Fakat son yıllarda yüksek ısı geçirme katsayıları sağlanan hava soğutmalı kondenserlerin

yapılmasıyla 100 Ton/fr. kapasitelerine kadar bunların da kullanıldığı görülmektedir.

Su soğutmalı kondenserlerin tasarımı ve uygulamasında boru malzemesinin ısıl

geçirgenliği, kullanılan suyun kirlenme katsayısı, kanatlı boru kullanıldığında kanat verimi

su devresinin basınç kaybı, soğutucu akışkanın aşırı soğutulmasının seviyesi gibi hususlar

göz önünde bulundurulur.

14

Şekil 1.8 [1]Su Soğutmalı Kondenser

Şekil 1.9 [1]Su Soğutmalı Kondenserin Yoğuşma Yüzeyi Boyuncaki Sıcaklık Eğrisi

Bakır boru kullanılan kondenserlerde genellikle borunun et kalınlığı azdır. Bakırın

ısı geçirgenliği de yüksek olduğu için kondenserin tüm ısı geçirme katsayısına

kondüksüyonun etkisi azdır ve bu katsayı daha ziyade dış (soğutucu akışkan tarafı) ve iç (su

tarafı) film katsayılarının değerine bağlı olur. Aslında, et kalınlığı fazla ve ısıl geçirgenliği az

(demir boru gibi) olan borular kullanıldığında, örnek olarak amonyak kondenserlerinde,

borudaki kondiktif ısı geçişi de tüm ısı geçirme katsayısına oldukça etgen olur.

15

Kirlenme katsayısı, kullanılan suyun zamanla su tarafındaki ısı geçiş yüzeylerinde

meydana getireceği kalıntıların ısı geçişini azaltıcı etkisini dikkate almak maksadını taşır.

Kirlenme katsayısını etkileyen faktörler şunlardır:

• Kullanılan suyun, içindeki yabancı maddeler bakımından evsafı

• Yoğuşum sıcaklığı

• Kondenser borularının temiz tutulması için uygulanan koruyucu bakımın derecesi.

Bilhassa 50 0C’nin üzerindeki yoğuşum sıcaklıkları için kirlenme katsayısı,

uygulamanın gerektirdiğinden biraz daha yüksek alınmalıdır.38 0C’nin altındaki yoğuşum

sıcaklıklarında ise bu değer normalin biraz altında alınabilir. Su geçiş hızının düşük olması

da kirlenmeyi hızlandırır ve 1m/sn ’den daha düşük hızlara meydan verilmemelidir. Yüzey

kalıntıları periyodik olarak temizlenmediği takdirde kirlenme olayı gittikçe hızlanacaktır,

zira ısı geçirme katsayısı git gide azalacak ve gerekli kondenser kapasitesi ancak daha

yüksek yoğuşum sıcaklığında sağlanabilecektir. Bu ise kirlenme olayına sebebiyet

verecektir. Artan kirlenme ile su tarafı direncinin artacağı ve bunun sonucu su debisinin

azalarak yoğuşum sıcaklığını daha da arttıracağı muhakkaktır.

16

BÖLÜM ĐKĐ

MATEMATĐKSEL MODELĐN LUŞTURULMASI

2.Giriş

Bu proje çalışmasında hava soğutuculu kondenserin kanat ve boru parametrelerinin

ısı transferi üzerine etkisi, GAMBIT ve FLUENT paket programları kullanılarak farklı

parametreler için modele ilişkin farklı sınır koşulları tanımlanması durumunda kondenserin

ısıl analizinin yapılması ve performans açısından uygun koşulların belirlenmesi

gerçekleştirilecektir.

Şekil 2.1 Kondenser Modeli Ve Akış Koşulları

Kondenserin ısıl kapasitesinin belirlenmesine yönelik ön çalışma olarak, ilk etapta

Şekil 1’de gösterilen modülün 1/24’i için çözümlemeler gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan

model, kabuller ve ilgili sınır koşulları sırasıyla açıklanacaktır.

HAVA GĐRĐŞĐ

SOĞUTUCU AKIŞKAN

GĐRĐŞĐ

SOĞUTUCU AKIŞKAN

ÇIKIŞI

HAVA ÇIKIŞI

Modül

17

Hava soğutmalı kondenserin ısıl modellenmesinde kondenserin tamamını çizmek

yerine, simetri koşullarını da göz önüne alarak, Şekil 2’de katı modeli yeşil renk ile

resmedilen, 2 kanadın yarısı ve borudan meydana gelen modülün kullanılması uygun

görülmüştür (Şekil 3). Hesaplama basitliği açısından seçilen bu modelin 1/24’ü (Şekil 4) için

sonuçlar elde edilmiştir.

Şekil 2.2. Seçilen modül

18

Şekil 2.3. 24 Borulu Modül Genel Ve Detay Görünümü

24 borulu modülün içerisinden simetri koşulunu göz önüne alarak tek bir borunun ve

2 kanadın yarılarının model olarak kabul edildiği daha basit bir geometri; hesap kolaylığı

,sonuçların doğruluğu ve çözümlenmesi açısından bizim için daha uygun

olacaktır.GAMBIT‘de oluşturulacak olan geometri için 24 borulu modülünde içerisinden bir

borunun ve üzerindeki kanatların bulunduğu daha basit geometrinin kullanılması uygundur.

19

Şekil 2.4. Seçilen modül

• L:Modül yüksekliği

• L1:Delik merkezi yüksekliği

• ri:Boru iç çapı

• ro:Boru dış çapı

• W:Modül genişliği

• Wk:Kanat genişliği

• h:Kanatlar arası boşluk

• t:Kanat Kalınlığı

L L1 Di Do W Wk Malzeme t h

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) - (mm) (mm)

21 10,5 6.5 7 76,2 12,7 Boru: Bakır

Kanat: Alüminyum

0.105 1.495

Tablo 1. Modül Boyutları

/ 2t

h

/2t

L

W

1L o

D

iD

kW

20

2.1GAMBIT

GAMBIT, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ve Sonlu Elemanlar (SE)

analizlerinde kullanılabilen genel amaçlı bir ön işlemcidir. GAMBIT, HAD ve SE

analizlerinin üzerinde en fazla vakit harcanan kısmı olan model hazırlama ve sayısal ağ

oluşturma işlemlerini, bünyesinde barındırdığı araçların da yardımıyla, kolaylaştırma ve

hızlandırmayı amaçlayan bir yazılımdır. GAMBIT, doğru çözüm için gerekli ilk şart olan

kaliteli sayısal ağa sahip olma açısından uygundur.

GAMBIT, sahip olduğu katı modelleme araçları sayesinde hem orta derecede

karmaşık geometrilerin oluşturulmasına hem de gelişmiş geometri alım kapasitesi sayesinde

UNIGRAPHICS, I-DEAS, Pro/ENGINEER, CATIA, SOLIDWORKS gibi profesyonel katı

modelleme programlarından model alımına olanak tanıyarak kullanıcısına büyük bir esneklik

sağlar.

GAMBIT, iki boyutta dörtgen ve üçgen elemanların, üç boyutta ise altı yüzlü, dört

yüzlü ve geçiş elemanları olarak kama tipi ve piramit tipi elemanların kullanımına izin

vererek istenilen tipteki sayısal ağın basit ve hızlı bir şekilde oluşturulmasına imkan verir.

Bununla beraber, “boyut fonksiyonu” ve “sınır tabaka aracı” gibi araçları yardımıyla model

içinde ve kritik noktalarda eleman yoğunluğunun ve kalitesinin kontrol altında tutulmasına

olanak sağlar.

2.2.FLUENT

FLUENT sonlu hacimler yöntemini kullanan bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği

(HAD) yazılımıdır. FLUENT, genel amaçlı bir HAD yazılımı olarak, otomotiv endüstrisi,

havacılık endüstrisi, beyaz eşya endüstrisi, turbomakine (fanlar, kompresörler, pompalar,

türbinler v.b.) endüstrisi, kimya endüstrisi, yiyecek endüstrisi gibi birbirinden farklı bir çok

endüstriye ait akışkanlar mekaniği ve ısı transferi problemlerinin çözümünde kullanılabilir.

Ürün performansını ürün henüz tasarım aşamasındayken ölçme, performansı düşüren

etkenleri detaylı bir şekilde tespit ederek yine bilgisayar ortamında giderme ve piyasaya

iyileştirme işlemleri tamamlanmış son ürünün verilmesi sağlayarak kullanıcısının zorlu

rekabet şartlarında emsallerinden bir adım önde olmasına katkıda bulunur.

21

FLUENT, sahip olduğu ileri çözücü teknolojisi ve bünyesinde barındırdığı değişik

fiziksel modeller sayesinde laminer, geçişsel ve türbülanslı akışlara, iletim, taşınım ve

radyasyon ile ısı geçişini içeren problemlere, kimyasal tepkimeleri içeren problemlere, yakıt

pilleri, akustik, akış kaynaklı gürültü, çok fazlı akışları içeren problemlere hızlı ve güvenilir

çözümler üretebilir.

22

Bölüm Üç

ÖNĐŞLEMLEME

3.Geometrik Modelin oluşturulması

Hava Soğutmalı Kondenserin farklı hız değerlerinde ki ısı transferi değişimi sırasıyla

şu şekilde yapılacaktır;

Gambit 2.2 kullanılarak;

• Model oluşturma

• Uygun sayısal ağın oluşturulması

• Sınır şartlarının belirlenmesi

Şekil 3.1 kantlar ve boru

BAKIR BORU

ALÜMĐNYUM KANATLAR

23

3.1Gambit Đle modelleme

3.1.1Modelin Oluşturulması:

GAMBIT paket programı kullanılarak bir boru, 2 kanadın yarısı ve akışın

gerçekleştiği hacimlerin 3 boyutlu modeli oluşturulur.

Şekil 3.2 matematiksel model – genel görünüş

Analiz için seçilen 1/24 modül

24

3.1.2.Uygun Sayısal Ağ Yapısının Oluşturulması:

Kanatların, borunun ve akış hacminin modellenmesinden sonraki adım uygun sayısal

ağ yapısının oluşturulmasıdır. Oluşturulan model için düzgün altı yüzlü eleman yapısında

sayısal ağ yapılması uygundur.

Şekil 3.3 sayısal ağlar

Şekil 3.4 sayısal ağların kesit görüntüsü

25

3.1.3.Sınır Şartlarının Tanımlanması: Matematiksel modele ait sınır şartları aşağıda gösterilmektedir.

Şekil 3.5. Hava giriş çıkış sınır koşulları

Şekil 3.6. Alt ve üst yüzey simetri koşullu yüzeyler

Hava Çıkışı

Hava Girişi

Üst yüzey

Alt yüzey

26

Şekil 3.7 Boru içi sınır koşulu

Şekil 3.8 Yanal yüzeyler simetri koşulu

Boru içi Yüzey Wall

Giriş Hız girişi Velocity inlet

Çıkış Hız çıkışı Outflow

Yanal,üst ve alt

Yüzeyler Simetri Symmetry

Tablo 2 Sınır şartları

Boru içi

Yanal Yüzey Yanal Yüzey

27

Zorlanmış taşınıma maruz kalan kanatlara ve boru dış yüzeyine gelen havanın hız

girdisi cinsinden tanımlanması için giriş yüzeyimizi hız girişi(Velocity Inlet) sınır koşulunda

tanımlıyoruz.Bu yüzey,önce modelin oluşturulduğu GAMBIT’de,daha sonrada hız değerini

gireceğimiz FLUENT’de yüzey olarak tanımlanacaktır. GAMBIT’de sınır şartları

tanımlanmıştır fakat sayısal tanımlama FLUENT’de yapılacaktır.

Akışkanın modül hacmini terk edecek olduğu çıkış yüzeyi,çıkış(outflow) olarak

tanımlanır. Bu yüzey daha sonra(FLUENT ortamında) modülü terk eden akışkanın çıkış

değerlerini bulacağımız sınır yüzeyi olacaktır.

Bütün bir sistem düşünüldüğü zaman modül olarak tanımladığımız hacmi çevreleyen

yan yüzeylerin sınır koşulları simetrik olacaktır.Bu yüzeyler simetri(Symmetry) olarak

tanımlanır.

Boru içerisinde gerçekleşen soğutucu akışkanın yüzeyde oluşturduğu taşınımın

özelliklerinin tanımlanması amacıyla boru iç yüzeyi, yüzey(wall) olarak tanımlanır.

Hacimlerin tipleride şu şekilde tanımlanır:

• Kanatlar katı

• Boru katı

• Hava hacmi ise akışkan olarak tanımlanır.

GAMBIT’de oluşturulan modelin FLUENT ortamında açılabilmesi için Export-mesh

ve açılan pencereden export dosyasına isim verilmesi adımları takip edilerek modellemenin

GAMBIT kısmı tamamlanır.

Fluent 6.2.16 kullanılarak;

• Çözüm yönteminin belirlenmesi

• Malzeme tanımlanması

• Sınır şartlarının belirlenmesi

• Đterasyon yapılarak sonuca gidilmesi

• Sonuçların görüntülenmesi

28

3.2.Fluent ile modelleme 3.2.1.Ayarlamalar ve Çözüm

3.2.1.1Grid Kontrolü:

GAMBIT’de oluşturulan model FLUENT’de açıldıktan sonra model ile ilgili hata

olup olmadığı sırasıyla grid-check komutlarıyla kontrol edilir.

3.2.1.2Enerji Denklemleri:

Analizlerimizde sıcaklık etkisini inceleyeceğimiz için enerji denklemlerini

kullanmamız gerekmektedir.Sırasıyla Define-Models-Energy komutları ile açılan pencereden

energy denklemlerini hesaplamalarımıza dahil edebiliriz.

Şekil 3.9 Enerji denklemleri dahil edilir

3.2.1.3Viskoz Modeli

Çözüm metodu seçimi sonuçların doğruluğu açısından çok önemlidir.Seçilen akış

modeline bağlı olarak çözüm için kullanılan denklemlerde değişecektir ve sonuçların

doğruluğu için doğru viskoz modelinin kullanılması önemlidir.Aynı zamanda denklem sayısı

değişeceği için sonuçların bulunması için geçen sürede değişecektir.

Havanın hızı analizlerimizde maximum 2.5 m/sn değerinde yapılmıştır. Bu hız için

Reynold sayısı hesaplanarak akışın türünü bulabiliriz.

Tablo 3 305 K de Havanın Fiziksel Özellikleri

µ=0,00001848 N.sn/ 2m

ρ =1.1597 Kg/m3

29

µ

ρ..Re

LU=

L=0,0127 m

Re=1992,45<5000 (Akış türü laminerdir)

Laminer akış modeli,akış için uygun olan ve sonuçları gerçeğe yakın verecek olan

viskoz akış modelidir.

3.2.1.4.Sınır Şartları:

Soğutucu akışkanın içinde ilerlediği borunun malzemesi bakır olarak

seçilmiştir.Kanatların malzemesi ise alüminyumdur.Boru için bakır,kanat için ise alüminyum

tanımlanır.Hava soğutuculu kondenserde soğutucu akışkan havadır.Akışkan hava olarak

tanımlanır. Boru içinde taşınıma maruz yüzey 330 K ve 100000 W/m2K olarak tanımlanır.

Havanın giriş koşulları 305 K ve istenilen hız değeri tanımlanır.Đlk olarak 1 m/s’lik hız için

hesap yapılmışır.Şekil de görüldüğü gibi tanımlanmıştır.

Şekil 3.9 akış hızı 1m/s ve sıcaklığının 305 k değeri tanımlanır

Sınır şartları tanımlandıktan sonra Solve-Initilaize- Initilaize komutları takip edilir

ve hava girişi hız değerine göre init edilir.

Sonuçlara iterasyon yapılarak ulaşılacaktır. Kabul edilen bir yakınsama değerinde

ise sonuçlar yaklaşık olarak bulunacaktır. Yakınsama değerinin düşük olması durumu bize

daha kesin sonuçlar verecektir.

30

Bölüm Dört

SONUÇLAR

4.Sonuçlar

Sonuçların doğruluğu yakınsama değerinin 10-3 düzeyinde yakınsaması ile kabul

edilir.

4.1 sonuçların yakınsama eğrisi

4.1.Toplam ısı transferi miktarı

Bir modülü terk eden ısı miktarı : (QM)çıkan=m*hçıkan=0,00004116*20070=0.826 W

Bir modüle gelen ısı miktarı: (QM)gelen=m*hgiren=0,00004116*6894=0.28375 W

Bir modül için net ısı transferi

(QM)NET=(QM)çıkan-(QM)gelen=0.826 -0.28375 =0.54225 W olarak hesaplanır.

31

Toplam 24 modül olduğu için 1 kanat üzerinden gerçekleşen ısı transferi miktarı

QNET =24x(QM)NET=24x0.54225 =13.014 olarak hesaplanır.

Kondenserin uzunluğu 700mm ve modül genişliği 1,6 mm dir.Kondenserin 1 m/s

akış hızı için toplam ısı transferi miktarı

QTOPLAM =QNET*700/1.6=13.014*700/1,6=5693,625 W bulunur.

Şekil.4.2. kanadın yüzeyi ve boru yüzeyi üzerindeki sıcaklık dağılımı

Şekil.4.3 1 m/s’lik akış hızında akış boyuca farklı kesitlerde sıcaklık dağılımı

32

Şekil.4.4 0.75 m/s akış hızı için kanatların ortasındaki sıcaklık dağılımı

Şekil.4.5 1 m/s akış hızı için kanatların ortasındaki sıcaklık dağılımı

33



34


Şekil.4.9 2 m/s akış hızı için kanatların ortasındaki sıcaklık dağılımı

35



36

Şekil.4.12 0.75m/s akış hızı için kanadın yüzeyindeki sıcaklık dağılımı

Şekil.4.13 1m/s akış hızı için kanadın yüzeyindeki sıcaklık dağılımı

37



38


Şekil.4.17 2m/s akış hızı için kanadın yüzeyindeki sıcaklık dağılımı

39



40

hız (m/s)

kütlesel debi(giren) (kg/s)

kütlesel debi(çıkan) (kg/s)

ortalama çıkan sıcaklık (K)

Bir Modül Đçin Isı Transferi Miktarı (W)

Bir Kanadın Isı Transferi Miktarı (W)

Kondenserin Toplam Isı

transferi Miktarı (W)

0,75 0,0000309 0,000072 319,8 -0,4504511 -10,810826 -4729,74 1 0,0000412 0,0000412 318,1 -0,5177224 -12,425338 -5436,09 1,25 0,0000515 0,0000515 317,1 -0,5744356 -13,786454 -6031,57 1,5 0,0000617 0,0000617 316 -0,6251619 -15,003886 -6564,20 1,75 0,000072 0,000072 315,9 -0,6714844 -16,115626 -7050,59 2 0.0000823 0,0000823 315 -0,7141852 -17,140445 -7498,94 2,25 0,0000926 0,0000926 314,6 -0,7539663 -18,095191 -7916,65

2,5 0,000103 0,000103 314,5 -0,7921193 -19,010863 -8317,25

Tablo 4. Farklı hız değerleri için ısı transferi değişimi

4.2.Sonuçların değerlendirilmesi

Enerji denklemlerine göre,soğutucu akışkanın debisinin arttırılması ısı transferini

arttıracaktır.Bu doğrultuda farklı hız değerlerinde farklı ısı transferi değerleri gözlenmiştir.

Đnce ve sık kanat yapısında ve içerisindeki boru ile aşırı ısınmış soğutucu akışkanın

yoğuşma yüzeyi boyunca soğutulması ve bunun sonucu aşırı soğumuş akışkan haline

gelmesi yapılan çalışmada anlatılmıştır.Tablo 4’de farklı hız değerleri için ısı transferi

değişimi FLUENT’de yapılan analiz sonuçlarına göre belirtilmiştir.Bu sonuçlar ışığında

hızın artışıyla ısı transferi artışının istenilen şekilde artmadığı gözlenmiştir.Havanın hızının

arttırılması için gerekli işletme maliyetleri ve yine yüksek hızlarda ortaya çıkan gürültü

probleminin de göz önüne alınması ile,bu model için uygun çalışma hızı Tablo 4 den

seçilmiştir.Tablo 4 kullanılarak yapılan değerlendirilme sonucu işletme maliyetleri ve

gürültü gibi olumsuzluklarıda düşündüğümüzde mühendislik insiyatifleri kullanılarak 1m/s

akış hızının bu kondenser için uygun akış hızı olduğu sonucuna varılmıştır.

41

KAYNAKLAR

[1]McGraw-Hill,Handbook Of Air Conditioning Refrigeration, 2. Baskı

Shan K. Wang

Ümit GÜNGÖR “Kondenserlerin Uygulama Ve Teknik Özellikleri Hakkında

Vurgulanması Gereken Önemli Noktalar”

FLUENT’in Türkiye Distribütörü http://www.anova.com.tr/

hava soĞutmali kondenserĐn isil analĐzĐ ve …

Documents