TTMD Dergi | Mart-Nisan 2016

Burada

, A

, V

void

and

sırası ile serbest akış

alanı, ön yüz alanı, boş hacim ve akışkanın akış

uzunluğudur. Bu değerler kullanılarak, hidrolik çapa

(mm) bağlı olarak

) aşağıdaki şekilde

hesaplanır.

(5)

KOMPAKT ISI DEĞİŞTİRİCİLER

Kompakt ısı değiştiriciler elde etmek için bir çok

kanatlı yüzey uygulaması kullanılmaktadır. Bunlar-

dan bazıları Şekil 2 ile gösterilmektedir. Şekil 2a’da

iki akışkanlı ısı değiştirici için en basit ve yaygın ola-

rak kullanılan dairesel boru demeti gösterilmektedir.

Bu düzenleme hem yüksek hem de düşük yoğun-

luklu akışkanlar için kullanılmakta fakat bu düzen-

lemede yüzey alanını önemli ölçüde artırmanın tek

yolu boruların çaplarının küçültülmesidir. İmalat zor-

lukları ve maliyeti bu doğrultuda çok büyük sınırla-

malar getirmektedir. Boru çapı 0.06 metreden daha

küçük ısı değiştiricileri çok nadir bulunmaktadır.

Şekil 2b ile dairesel kanatlı boru yüzeyi gösteril-

mektedir. Bu düzenlemede dairesel kesitli kanatlı

borunun dış yüzeyine eklenmiştir. Bu tip bir düzen-

leme genellikle gazdan sıvıya ısı değiştiricilerinde

optimum tasarımın gaz tarafında ihtiyaç duyulması

durumunda kullanılmaktadır. Her hangi bir optimum

tasarımda yüksek yoğunluklu akışkanın düşük sür-

tünme gücü gereksinimiyle birlikte

yüksek ısı iletimine sahip olması

yüksek ısı transfer hızıyla sonuçla-

nır. Kanatlar kullanıldığında, kanat-

lar boyunca yüksek bir ısı transferi

meydana gelmelidir. Ancak kazanı-

lan bu ekstra yüzey alanın avantajı-

nın tamamını veya büyük bir kısmını

iletim direnci yok edebilir.

Şekil 2c’de borular yassı olarak gös-

terilmektedir fakat dairesel de ola-

bilmektedir.

Gazdan gaza kompakt ısı değiştirici-

lerinde, yüksek alan yoğunluğu her

iki akışkan tarafı için de tercih edi-

lir. Şekil 2d ve Şekil 2e ile bu amaca

ulaşmak için plakalı kanatlı düzen-

lemeler kullanılarak elde edilen ısı

değiştiriciler gösterilmektedir. Isı

değiştirici bir sandviç gibi plakala-

rın kanatlara bağlanması ile imal edil-

miştir. İki akışkan plakalar arasın-

daki alternatif yollardan taşınır ve ek bir esneklik

derecesi sağlayacak şekilde karşıt akışlı veya çap-

raz akışlı olarak düzenlenebilir. Şekil 2e ile başka bir

kanat-boru düzenlemesi gösterilmektedir. Bu düzen-

lemede, kanatların sürekli devam etmesi yerine ısı

taşınımını değiştirmek için kanatlar kesilmiştir.

Şekil 2f ile kompakt bir matris düzenlemesi gösteril-

mektedir. Bu yapı katı çubuklar veya tel örgü yığın-

larından yapılabilir. Matrisler, plaka ve kanat yığınları

veya basitçe toplanmış boru demetleri kullanılarak

ta düzenlenebilirler. Birçok matris cam seramik mal-

zeme kullanılarak imal edilmektedir. (Kays and Lon-

don, 1998).

Bir kompakt ısı değiştirici elde etmek için yüksek

yüzey alan yoğunluğuna sahip kanatlar mümkün

olduğunca sık bir şekilde kullanılmaktadır. Şekil 3 ile

genellikle kullanılan kompakt ısı değiştirici geometri-

leri plaka kanatlar, panjurlu kanatlar, dalgalı kanat-

lar, pin kanatlar ve oluklu kanatlar gösterilmektedir.

Pirinç kanatlı bakır borulardan üretilen plaka kanatlı

ısı değiştiriciler 1910 yılından beri otomobil endüst-

risinde üretilmektedir. Bu ısı değiştiriciler 1940’lar-

dan beri havacılık endüstrisinde ve 1950’lerden beri

gaz sıvılaştırma uygulamalarında kullanılmak üzere

alüminyumdan üretilmiştir.

• Plaka kanatların profilleri aşağıdaki şekilde sınıf-

landırılmıştır.

Şekil 1. Isı değiştirici yüzeylerinin ısı transfer yüzey alanı yoğunluk spektrumu

(Shah and Seculic, 2003)

MART - NİSAN 2016

TTMD DERGİSİ EKİ