Üniversitesi : İstanbul Teknik Üniversitesi Enstitüsü

Ek_A1
Üniversitesi
: İstanbul Teknik Üniversitesi
Enstitüsü
: Fen Bilimleri
Anabilim Dalı
: Makina Mühendisliği
Programı
: Isı-Akışkan
Tez Danışmanı
: Doç.Dr. Mustafa Özdemir
Tez Türü ve Tarihi
: Doktora – Şubat 2012
ÖZET
ÇELİK BİLYELERDEN OLUŞAN GÖZENEKLİ ORTAM İÇİNDE TİTREŞİMLİ
AKIŞTA ISI GEÇİŞİ
Mehmet Turgay PAMUK
Gözenekli ortamda ısı ve kütle geçişi konusu ısıl enerjinin depolanması, ısı değiştiricileri,
ısı boruları, ısı yalıtımı, elektronik parçaların soğutulması, kimyasal reaktörler, nükleer
yakıt elemanları, uzay araştırmaları gibi alanlarda önemli bir araştırma konusudur.
Diğer taraftan titreşimli akış ise ısı geçişini önemli ölçüde arttırması sebebiyle son birkaç
yılda üzerinde en çok çalışılan konulardan biridir.
Bu çalışma ile gözenekli ortam içinde titreşimli akışkan akışı altında ısı geçişi deneysel
olarak incelemiştir. Çok düşük akışkan hızlarında dahi gözenekli ortamın varlığı akışı
karıştırma etkisi yapmaktadır. Geometrik yapı sebebiyle karışan akışkan arayüzden ısı
geçişini arttırmaktadır. Gözenekli ortamın gözenekliliği, geçirgenlik katsayısı ve Nusselt
sayıları ortam içindeki basınç kaybı ve ısı geçişinin hesaplanmasında gerekli olup
deneysel olarak tespit edilmektedirler.
Titreşimli akışta katı sınırlardaki kaymama şartı akışkanın sınır bölgesi ile ana kütlesi
arasında salınım genliklerinin farklı olmasına sebep olmaktadır. Bu durum titreşim
genliği ve frekansına bağlı olarak soğuk akışkan tabakası ile sıcak olanın temasına sebep
olmaktadır. Böylece ısı geçinin artması söz konusu olmaktadır.
Gözenekli ortamın geçirgenlik ve dispersiyon katsayıları ile ilgili deneysel veriler
literatürde mevcut olmakla birlikte bu verilerin titreşimli akış durumu için kullanılması
sözkonusu değildir. Boş kanallardaki titreşimli akış için deneysel olarak belirlenen
sürtünme faktörü ve ısı taşınım katsayısı, düz (titreşimli olmayan) akıştakinden çok
farklıdır. Bu sebeple, bu çalışma ile gözenekli ortamda titreşimli akış durumu için
geçirgenlik, sürtünme ve Nusselt sayıları deneysel olarak tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Gözenekli Ortam, Titreşimli Akış
Bilim Dalı Sayısal Kodu: 625.05.00
Ek_A2
University
: İstanbul Technical University
Institute
: Institute of Science and Technology
Science Programme
: Mechanical Engineering
Programme
: Heat and Fluid Flow
Supervisor
: Doç.Dr. Mustafa Özdemir
Degree Awarded and Date : PhD – February 2012
ABSTRACT
HEAT TRANSFER IN POROUS MEDIA CONSISTING STEEL SPHERES UNDER
OSCILLATING FLOW
Mehmet Turgay PAMUK
“Heat and Mass Transfer in Porous Media” is a very important research topic in the
fields of heat storage, heat exchangers, heat pipes, heat insulation, cooling of electronic
components, chemical reactors, nuclear fuels, space researches etc. Heat transfer in
oscillating flow, on the other hand, has also been one of the most studied topics for the
recent years due to the fact that it enhances heat transfer considerably.
In this work, heat transfer in porous media under oscillating flow has been studied
experimentally. Porous medium has an effect of mixing the flow even at very low fluid
velocities. By the help of the geometry of the structure, mixed fluid increases the heat
transfer from the interfaces. Porosity, permeability and the dispersion coefficient of the
porous medium are necessary for the calculation of pressure loss and heat transfer within
the medium and they have to be determined experimentally.
The non-slip condition at the solid boundaries causes the oscillation frequencies in the
boundary layers and the bulk mass to be different from each other. This phenomenon
causes the cold and hot fluids to be in contact depending on the amplitude and the
frequency of the oscillation. Thus, there occurs an increase in heat transfer.
Although, empirical data regarding the permeability and dispersion coefficients of the
porous media are available in the literature, these data cannot be used for the case of
oscillating flow. Friction factors and the heat transfer coefficients determined for the
oscillating flows in empty channels are quite different from those of non-oscillating flows.
For this reason, permeability, friction and dispersion coefficients have been
experimentally determined in this study.
Keywords: Porous Media, Oscillating Flow
Science Code: 625.05.00