66 / 68
Denklemde yer alan Nusselt sayısı,
(13)
ve Stanton sayısı,
(14)
Böylece ısı taşınım katsayısı
h
, kütlesel hız
G
ile
boyutsuzlaştırılmıştır. Sabit kütlesel hız için
j
sayısı
h
ile doğru orantılıdır.
Tek taraf için belirtilen ısı yükü,
Q
duvar direncinin
ve yüzey veriminin ısı taşınım katsayısına (
h
) etkisi
ihmal edilerek aşağıdaki şekilde hesaplanır.
(15)
Denklem (2) kullanılarak Denklem (15) yeniden
düzenlendiğinde;
(16)
Böylece belirtilen ısı yükünün (
Q
) elde edilmesi
için hacim (
V
) azaltıldığında
h
/
d
h
oranın artırılması
gerekmektedir. Burada tercih ısı taşınım katsayısının
(
h
) artırılması veya hidrolik çapın (
D
h
) küçültülmesi,
kompaktlığın artırılması veya her ikisi olabilir.
Basınç düşümü ısı değiştiricinin şekli ve boyutu için
önemli bir faktördür. Nispeten küçük olan giriş ve
çıkış kayıplarının ve akış hızlanmasının ihmal edilme-
siyle bir yüzey boyunca akışkanın basınç düşümü,
Δ
P
aşağıdaki şekilde tanımlanmaktadır.
(17)
Denklemde yer alan
f
terimi Fanning sürtünme fak-
törüdür.
Ortalama akış hızı olan
u
terimi kütlesel debi ile ilişki-
lendirerek Denklem (18) elde edilir.
(18)
Şimdi kütlesel debi denkleminde Denklem (12) ve
(18) kullanılarak ısı ve basınç düşümü ifadeleri bir-
leştirilebilir.( London, 1983)
(19)
ve
(20)
Pr, N, ρ
and Δ
P
terimlerinin verildiği durumlarda
G
teriminin sadece
j/f
oranın bir fonksiyonu olduğu
açıkça ortadadır. Burada daha önemli olan
G
teri-
minin yüzeyin hidrolik çapından bağımsız olmasıdır.
London tarafından belirtildiği gibi (1983), j
/f
çoğu
kompak yüzeyler için 0.2 ile 0.3 mertebesindeki
Reynolds sayısının yalnızca zayıf bir fonksiyonudur.
Böylece
G
dolayısı ile akış alanı tasarım özelliklerin-
den yaklaşık olarak tahmin edilebilir. (Hesselgrea-
ves, 2001)
Kanatlı boru demeti üzerinden akışta toplam basınç
düşümü ve giriş ve çıkış basınç farkı Kays ve Lon-
don tarafından aşağıdaki şekilde verilmiştir.
(21)
Denklemde yer alan ve terimleri aşağıda verildiği
gibidir.
(22)
(23)
(24)
Bu denklemde,
ρ
giriş ve çıkış sıcaklıklarının ortala-
TTMD DERGİSİ EKİ
MART - NİSAN 2016
6