BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
Deney grup öğrencilerinin en az birinde Isı Transferi kitabının olması ve tüm öğrencilerin
yanında hesap makinesi bulundurması zorunludur. Hesap makinesi olmayan öğrenci derse
alınmayacaktır. Ayrıca tüm öğrencilerde deney föyünün sonundaki boş tabloların olması
gerekmektedir.
Şekil 1. Sudan suya türbülanslı akış ısı değiştirgeci (H950)
Deneyin adı : Boru içinde sudan suya türbülanslı akışta taşınım eşitliği.
Amacı
: Boru içinde akış için Nu  C Rem Pr n eşitliğindeki C, m ve n sabitlerinin
bulunması.
Deney cihazı : ZKÜ Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Isı ve Termodinamik
laboratuvarında bulunan Sudan suya türbülanslı akış ısı değiştirgeci (H950)
Deney cihazının tanıtılması: Cihazın şeması Şekil 1’de verilmiştir. Diğer açıklamalar sonraki
sayfalarda yapılacaktır.
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
1/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
1. DENEY CİHAZI ve ÜZERİNDEKİ DONANIM
DİKKAT!
Bu yönergeyi sonuna kadar okumadan, cihazı elektrik hattına bağlamayınız.

Deney cihazı, iç içe (eş-eksenli) iki borulu tipte bir ısı değiştirgecidir.

İçteki borudan sıcak su, dıştaki boru ile içteki borunun arasından ise soğuk su
akmaktadır.

Sıcak su, cihaz üzerindeki bir ısıtıcı ile hazırlanmakta ve bir dolaşım pompası ile
devridaim yapmaktadır.

Deneyde soğuk su kaynağı olarak şehir şebekesi kullanılmaktadır.

Her iki su devresi üzerinde debileri ölçmeye yarayan rotametreler bulunmaktadır.

Sıcak su devresinde iki ayrı rotametre vardır. Bunlardan küçük olanı 50 g/s, büyük olanı
175 g/s değerine kadar olan debileri ölçebilmektedirler.

Soğuk su debi ölçeri ise 50 g/s değerine kadar ölçüm yapabilen bir rotametredir.

Cihaz üzerinde 6 ayrı noktada sıcaklık ölçümü yapılmaktadır. Bunlar;
T1 : Sıcak suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı,
T2 : Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı,
T3 : Sıcak su giriş tarafında metal sıcaklığı,
T4 : Sıcak su çıkış tarafında metal sıcaklığı,
T5 : Soğuk suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı (paralel akışa göre),
T6 : Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı (paralel akışa göre).
Sıcaklık göstergesi bir adet olup, göstergenin hemen altında yatay halde bulunan dairesel
anahtar çevrilerek istenen sıcaklık görüntülenebilmektedir.

Cihaz paralel ve ters akışlı ısı değiştirgeci olarak ayarlanabilmektedir. Bunun için cihazın
arkasındaki metal levhanın çıkartılıp, içeride bulunan plastik hortumların yerlerinin
değiştirilmesi gerekmektedir. (Deneye başlamadan önce akış yönünü kontrol ediniz.)
Eğer soğuk su bağlantısı ters akışlı hale göre bağlandıysa T5 ve T6 sıcaklıklarının
anlamları da yer değiştirmelidir.

Sıcak ve soğuk su debileri, rotametreler üzerinde bulunan kontrol vanaları ile istenen
değere ayarlanabilmektedir.

Sıcak suyun sıcaklığı ise ısıtıcı kontrol düğmesi çevrilmek yapılabilir. Saat yönünde
çevirme verilen ısıyı artırır, tersi azaltır.
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
2/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
2. DENEY HAKKINDA ÖN BİLGİ
Eş eksenli, iç içe iki borudan oluşan bir ısı değiştirgecinde akışkanların akış yönlerine göre ısı
değiştirgeci boyunca sıcaklıkların değişimi Şekil 2 a ve b’de gösterildiği gibidir.
T3
T1
T4
T2
T1
T6
T5
T3
T4
T2
T6
T5
T1
T1
T3
T2
T4
Metal
T3
T2
T5
Metal
T6
T4
T6
T5
Mesafe
Mesafe
Şekil 2 İç içe eş eksenli boru türü ısı değiştirgeci. (a) Paralel akışlı. (b) Ters akışlı.
Her iki durumda da sıcak akışkandan soğuk akışkana transfer olan ısı,
q  UATm (W)
Eşitliği ile hesaplanabilir.
Burada,
U
A
ΔTm
: Toplam ısı geçiş katsayısı (W/m2·K)
: Ortalama ısı geçiş alanı (m2)
: Ortalama logaritmik sıcaklık farkı (°C)
İster paralel ister ters akışlı olsun, ΔTm ortalama logaritmik sıcaklık farkı,
Tm 
T1  T2 (T1  T5 )  (T2  T6 )

 T1 
 (T  T ) 

ln 
ln  1 5 
 T2 
 (T2  T6 ) 
İfadesi ile hesaplanabilir.
Toplam ısı geçiş katsayısı yerine içteki akışkan ile boru iç cidarı arasındaki taşınım katsayısı
bulunmak istenirse, sıcak suyun verdiği ısının,
qh  mh C p,h T 1T2 
olması ve bunun aynı zamanda,
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
3/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
qh  mh C p,h T 1T2   hi Ai Tm,h 
olmasından hareketle,
hi 
mh C p ,h T 1T2 
Ai Tm,h 
olarak yazılabilir. Burada ortalama logaritmik sıcaklık farkı, sıcak su sıcaklığı ile metal boru
sıcaklığı arasında aşağıdaki şekilde yazılabilir:
Tm,h 
T1,h  T2,h
 T1,h
ln 
 T2,h





(T1  T3 )  (T2  T4 )
 (T  T ) 
ln  1 3 
 (T2  T4 ) 
Aynı şekilde soğuk su tarafı için de taşınım katsayısı bulunmak istenirse, suğuk suyun aldığı
ısının,
qc  mc C p,c T 5T6 
olması ve bunun aynı zamanda,
qc  mcC p,c T 5T6   ho Ao Tm,o 
olmasından hareketle,
m C T T 
ho  c p , c 5 6
Ao Tm, c 
olarak yazılabilir. Burada ortalama logaritmik sıcaklık farkı, soğuk su sıcaklığı ile metal boru
sıcaklığı arasında aşağıdaki şekilde yazılabilir:
Tm, c 
T1, c  T2, c (T3  T5 )  (T4  T6 )

 T1, c 
 (T  T ) 

ln  3 5 
ln 

 (T4  T6 ) 
 T2, c 
3. BORU İÇİNDE ZORLANMIŞ AKIŞTA TAŞINIM EŞİTLİKLERİ
Sabit kesitli boru içinde zorlanmış türbülanslı akış halinde taşınım eşitliklerinden en iyi bilineni,
Dittus-Boelter tarafından verilen (1930),
Nu  0,023 Re0,8 Pr0, 4
eşitliğidir.
Burada,
hd
Nu  i i olarak Nusselt sayısı,
k
ud 
4mi
olarak Reynolds sayısı
Re  i i i 
i
 d i i
c  
olarak Prandtl sayısıdır.
Pr  p 
k

Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
cp: Isınma ısısı (J/kg∙K)
hi: Isı taşınım katsayısı (W/m2∙K)
k: Isı iletim katsayısı (W/m∙K)
mi: Kütlesel debi (kg/s)
ρi: Yoğunluk (kg/m3)
μi: Viskozite (Ns/m2)
υ: Kinematik viskozite (m2/s)
α: Isı yayınım katsayısı (m2/s)
4/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
4. DENEYİN AMACI
Deneyin amacı, yukarıda verilen Nu eşitliğindeki C, m ve n katsayılarının bulunmasıdır. Bu
katsayıların bulunması için nasıl bir yol izlendiğinin gösterilmesiyle, öğrencinin bir mühendislik
problemine bilimsel bakış açısıyla yaklaşmasının sağlanması hedeflenmektedir.
5. YÖNTEM
Nu = f(Re, Pr) olduğuna göre, önce bağımsız değişkenlerden biri (Re ya da Pr) sabit tutularak
diğerinin değişik değerleri için deneyler yapılarak Nu sayıları hesaplanır. Sonra, işlem
değişkenler yer değiştirilerek tekrarlanır. Deneyin daha iyi anlaşılabilmesi için, yapılacak
işlemler, sırasına göre adım adım anlatılacaktır.
Deneyin Birinci Kısmı:
 Pr sayısı sabit tutulur. Buna göre en az 5 farklı Re değeri için deney yapılır.
Deneyin İkinci Kısmı:
 Re sayısı sabit tutulur. Buna göre en az 5 farklı Pr değeri için deney yapılır.
6. DENEYİN YAPILIŞI
6.1 Birinci Kısım (Pr sayısı sabit, Re sayısı değişken):
Pr sayısı sıcaklığa bağlı olarak değiştiğinden, sıcaklık sabit tutulursa Pr da sabit tutulmuş olur.
Sabit tutulması gereken sıcaklık T1 ve T2’nin ortalamasıdır. Deney için aşağıdaki işlemleri adım
adım yapınız.
1. Isı değiştirgecinin su bağlantılarını paralel akıma göre ayarlayınız.
2. Soğuk su ve sıcak su kontrol vanalarını tam açınız.
3. Isıtma tankına, kabarcıklanma önleyicinin üstüne kadar su doldurunuz.
4. Pompanın girişine yakın vanayı biraz açarak sistemde olası havayı tahliye ediniz.
5. Soğuk suyu açınız.
6. Pompayı çalıştınız.
7. Termometre göstergesini T1’e ayarlayınız.
8. Isıtıcıyı çalıştırınız.
9. Isıtıcı “Sıfırlama” düğmesine basınız.
10. Isıtıcı kontrolünü saat yönünde çevirerek tam açınız.
T1 sıcaklığı şebeke suyu basıncına ve sıcaklığına bağlı olarak bir süre sonra belli bir değerde
sabit kalmalıdır. Ancak şebeke suyunun kesilmesi, diğer laboratuarlarda yapılan kaynak vs.
işlerinden dolayı voltaj değerlerindeki oynamalar vs. gibi herhangi bir aksaklığa karşı, sıcaklık
ve debi ölçerler sürekli gözlenmelidir. T1 sıcaklığı ayarlanan sınır değerin üzerine çıkmaya
çalışırsa koruma rölesi atacaktır. Böyle bir durum oluşursa ısıtıcı ayarını biraz kısınız (saat
ibresinin tersi yönünde).
11. T1’i çıkılabilen en yüksek değerine yakın bir değerde ve T1 ve T2’nin ortalaması belirli bir
değerde (örneğin 70±2 °C) olacak şekilde soğuk suyun debisini ayarlayınız.
12. T1, T2 ve bunların ortalamasını Tablo 1’de ilgili yere yazınız. Sonra sırayla T3, T4, T5 ve
T6’yı; sıcak su debisi (mh) ile cort, ρi ve μh’yı da ilgili diyagramlardan okuyarak
Tablo 1’de ilgili yerlere yazınız.
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
5/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
13. T1 ve T2’nin ortalama değeri aynı kalacak şekilde sıcak su debisini ilk değerinin altında
dört farklı değeri için aynı işlemleri tekrar yapıp sıcaklıkları ve debiyi kaydediniz.
(Örneğin; 120 g/s, 100, 80, 60, 40 g/s). Her farklı sıcak su debisi için ısıtıcı ayarını
değiştirerek sıcaklığı sabit tuttunuz.
14. Deneyden bitince, ortalama sıcaklık için ısınma ısısı, yoğunluk, ısı iletim katsayısı,
viskozite ve Pr sayılarını ilgili diyagram veya tablolardan bularak Tablo 2’deki yerlerine
yazınız.
15. Aşağıdaki eşitlikler ile her bir deney için sırayla, Re, qh, ΔTm,h, hi ve Nu değerlerini
hesaplayarak, Re değerlerini tabloda ilgili yerlere yazınız.
ui di i
Re 
i

4mi
 d i i
qh  mh C p,h T 1T2   hi Ai Tm,h 
hi 
mh C p ,h T 1T2 
Ai Tm,h 
Tm,h 
Nu 
T1,h  T2,h
 T1,h
ln 
 T2,h





(T1  T3 )  (T2  T4 )
 (T  T ) 
ln  1 3 
 (T2  T4 ) 
hi di
k
Örnek değerler (17 Mart 2006’de Grup VII deneyinde elde edilen) Tablo 1’de verilmiştir.
Tablo 1.
Akış tipi: Paralel / Ters
(Prandtl sayısı sabit) (Boru iç çapı di=7,9 mm, boru iç yüzey alanı Ai=0,0216 m2’dir.)
Test No:
1
2
3
4
5
Deneyde ölçülüp kaydedilen değerler:
T1 Sıcak suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
56,0
56,2
56,0
56,3
56,0
T2 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
50,7
50,6
48,8
47,8
45,2
T3 Sıcak su giriş tarafında metal sıcaklığı
°C
44,5
43,6
41,7
40,3
36,6
T4 Sıcak su çıkış tarafında metal sıcaklığı
°C
44,5
43,5
41,3
39,8
35,8
T5 Soğuk suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
12,4
12,5
12,6
12,8
12,9
T6 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
33,2
32,5
30,8
29,9
27,2
mh Sıcak su debisi
g/s
120
100
80
60
40
Sıcak su ortalama sıcaklığı {(T1+ T2)/ 2}
°C
53,35
53,4
52,4
52,05
50,6
Sıcaklık ortalamalarının ortalaması (Tort)
°C
52,36 (52±2)
Grafik veya tablolardan alınan değerler:
Ortalama sıcaklıkta ısınma ısısı
J/kg·K
4180
Ortalama sıcaklıkta yoğunluk (ρ)
kg/m3
986,87
Ortalama sıcaklıkta ısı iletim katsayısı (k)
W/m·K
0,644
Ortalama sıcaklıkta viskozite (μ)
N∙s/m2
528,88×10–6
Ortalama sıcaklıkta Pr
3,44
Deneyden sonra 15. adımda verilen denklemlerle hesaplanan değerler:
36568,5 30473,8 24379,0 18284,3 12189,5
Ortalama sıcaklıkta Re
2658,48
2340,8
2407,68
2131,8
1805,76
qh
ΔTm,h
hi
Nu
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
8,58
14346,64
175,99
9,59
11302,08
138,64
10,54
10578,79
129,77
11,54
8551,22
104,90
13,80
6057,35
74,31
6/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
Tablo 2.
Log(Nu) - Log(Re) İlişkisi
Re
12189,51
18284,26
24379,02
30473,77
36568,53
Log(Nu)
1,871
2,021
2,113
2,142
2,245
Log(Re)
4,086
4,262
4,387
4,484
4,563
Log(Nu)-Log(Re) grafiğinin eğimi olan 0,7412 aynı
zamanda Re sayısının üssünü vermektedir.
Dolayısıyla m=0,74 olarak bulunmuş oldu.
2.4
y = 0.7412x - 1.1506
2.3
2.2
Log(Nu)
1
2
3
4
5
Nu
74,306
104,899
129,771
138,644
175,991
2.1
2.0
1.9
1.8
4.0
4.2
4.4
4.6
Log(Re)
6.2 İkinci Kısım (Re sayısı sabit, Pr sayısı
değişken):
Pr sayısı sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. O halde farklı sıcaklıklarda deney yapmak gerekir.
Farklı her sıcaklık için viskozite değişeceğinden, Re sayısının sabit kalabilmesi için kütlesel
debiyi ayarlamak gerekir. İzlenecek yol, aşağıda adım adım verilmiştir.
Deneye Birinci Kısımdan (6.1) devam edildiği varsayılarak anlatılmıştır:
1. Isıtıcıyı devre dışı bırakıp, soğuk ve sıcak su kontrol vanalarını tam açıp sistemi bir süre
çalıştırınız.
2. Sabit olacak Re sayısının kaç olacağına karar veriniz. Bu cihaz için 10000 ile 40000
arasında olmalıdır. Buradaki işlemler Re=25000 seçilerek yapılmıştır.
3. Sıcak su debisini aşağıdakine benzer olarak hesaplayınız:
Re=25000 ve Tort=70°C seçerek debiyi hesaplayanız:
Re 
ui di i
i

4mh
 25000  di  7,9 mm i  400 106 Ns / m 2 (70 C için)
 d i i
25000    7,9 103  400 106
 0, 062 kg / s  mh  62 g / s
4
4. Sıcak su debisini (mh) 62 g/s’ye ayarlayınız.
mh 
5. Soğuk suyu debisini 10 g/s değerine ayarlayınız.
6. Termometre göstergesini T1’e ayarlayınız.
7. Tort=(T1+T2)/2= 70 °C olacak şekilde T1 sıcaklığını gözlemeye başlayınız.
8. Sıcaklık ayarını önce ısıtıcı ayarı ile yapmaya çalışınız. Isıtıcı sonuna kadar açık olduğu
halde sıcaklık 70 °C’in üstüne çıkmıyorsa, soğuk su bebisini biraz kısınız. Yine de 70
°C’a çıkılamıyorsa, örneğin 65 °C için mi’yi hesaplayıp işleme 4. adımdan devam ediniz.
9. Sıcaklık 70°C’ın üzerine çıkıyorsa, ısıtıcı ayarını kısarak istenen sıcaklık sağlanıncaya
kadar işleme devam ediniz. Bu işlemler sırasında ısıtıcı termik rölesi atarsa “Sıfırlama”
düğmesine basınız.
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
7/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
10. İstenen sıcaklık bir süre değişmeden kaldığında bütün sıcaklık değerlerini, sıcak su
debisini ve o sıcaklık için Pr sayısını Tablo 3’ yazınız.
11. Aynı işlemleri Tort’nın 60, 50, 40 ve 30 °C olması hali için tekrarlayarak Tablo 3’ü
doldurunuz.
12. Tablo 3’te Tort değerlerini hesaplayıp buna bağlı olarak Pr sayılarını diyagramdan
bularak ilgili hücrelere yazınız. Her bir deney için sıcak su debisi mh ile cort, ρi ve μh’yı da
ilgili diyagramlardan okuyarak Tablo 3’de ilgili yerlere yazınız.
13. Aşağıdaki eşitlikler ile her bir deney için sırayla, qh, ΔTm,h, hi ve Nu değerlerini
hesaplayarak, Re değerlerini tabloda ilgili yerlere yazınız.
qh  mh C p,h T 1T2   hi Ai Tm,h 
hi 
mh C p ,h T 1T2 
Ai Tm,h 
Tm,h 
T1,h  T2,h
 T1,h
ln 
 T2,h





(T1  T3 )  (T2  T4 )
 (T  T ) 
ln  1 3 
 (T2  T4 ) 
hi di
k
Örnek değerler Tablo 3’de verilmiştir.
Nu 
Tablo 3.
Akış tipi: Paralel / Ters
(Reynold sayısı sabit) (Boru iç çapı di=7,9 mm, boru iç yüzey alanı Ai=0,0216 m2’dir.)
Test No:
1
2
3
4
5
Deneyde ölçülüp kaydedilen değerler:
T1 Sıcak suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
73,4
62,6
51,5
40,9
30,5
T2 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
66,2
58,8
48,2
38,8
29,5
T3 Sıcak su giriş tarafında metal sıcaklığı
°C
58,8
53,4
43,5
35,4
27,7
T4 Sıcak su çıkış tarafında metal sıcaklığı
°C
62,0
56,4
45,8
37,0
28,8
T5 Soğuk suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
14,7
14,7
15,0
15,2
14,4
T6 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
47,1
45,6
36,3
29,8
24,9
mh Sıcak su debisi
g/s
62,0
72,0
82,0
101,0
123,0
Sıcak su ortalama sıcaklığı {(T1+ T2)/ 2}
°C
69,8
60,7
50,0
39,9
30,0
Grafik veya tablolardan alınan değerler:
Ortalama sıcaklıkta ısınma ısısı
J/kg·K
4180
Ortalama sıcaklıkta ısı iletim katsayısı (k)
W/m·K
0,661
0,653
0,641
0,628
0,614
405,3E-06
462,6E-06
548,0E-06
654,4E-06
797,0E-06
Ortalama sıcaklıkta viskozite (μ)
N∙s/m2
Ortalama sıcaklıkta Pr
2,57
2,97
3,57
4,36
5,43
Deneyden sonra 15. adımda verilen denklemlerle hesaplanan değerler:
Ortalama sıcaklıkta Re
24655
25085
24117
24875
24873
24721
Ortalama Re'ların ortalaması
qh
1866,0 1143,6 1131,1
886,6
514,1
ΔTm,h
8,35
5,06
4,65
3,31
1,51
hi
10349,3 10462,7 11258,5 12390,8 15713,2
Nu
123,69
126,58
138,75
155,87
202,17
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
8/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
Tablo 4.
Pr
2,57
2,97
3,57
4,36
5,43
Nu
123,69
126,58
138,75
155,87
202,17
Log(Pr)
0,410
0,473
0,553
0,639
0,735
Log(Nu)
2,092
2,102
2,142
2,193
2,306
Log(Nu) - Log(Pr) ilişkisi
2,4
2,4
y = 0,6462x + 1,804
2,3
Log(Nu)
1
2
3
4
5
Log(Nu)-Log(Pr) grafiğinin eğimi olan 0,6462
aynı zamanda Pr sayısının üssünü vermektedir.
Dolayısıyla n=0,65 olarak bulunmuş oldu.
2,3
2,2
2,2
2,1
2,1
2,0
0,40
0,50
0,60
0,70
Log(Pr)
6.3 C Sabitinin Bulunması
Şimdiye kadar, Nu  C Rem Pr n eşitliğindeki m ve n katsayılarını bulduk. Bulunanlarla,
Nu  Re 0,74 Pr 0,65
Olduğu ortaya çıkmış oldu. Şimdi de ( Re0,74 Pr 0,65 ) ile Nu arasındaki ilişkiden C sabiti tespit
edilebilir. Bunun için Tablo 5’i oluşturup içini dolduralım:
Tablo 5.
Nu
Re
Pr
Re0,74Pr0,65
123,69
126,58
2,57
3318,4
2,97
3645,6
138,75
25000
3,57
4108,8
155,87
202,17
4,36
4678,9
5,43
5396,3
Tablo 6.
2357,18
3182,01
3318,43
3645,59
3936,90
4108,75
4643,75
4678,88
5314,50
5396,29
138,64
30473,8
5314,5
4643,7
129,77
24379,0
3,44
3936,9
104,90
18284,3
74,31
12189,5
3182,0
2357,2
Nu - Re^0,74*Pr^0,65 İlişkisi
Nu
74,31
104,90
123,69
126,58
129,77
138,75
138,64
155,87
175,99
202,17
250
y = 0,0352x - 5,6817
200
150
Nu
Re0,74Pr0,65
175,99
36568,5
100
50
0
2000
3000
4000
5000
6000
Re^0,74*Pr^0,65
Grafikten C=0,0352 bulunur.
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
9/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
7. CİHAZIN KAPATILMASI
Deneyler tamamlandıktan sonra deney cihazının kapatılması için şu sırayı izleyiniz.
1) Bütün kontrol vanalarını sonuna kadar açınız.
2) Pompayı durdurmadan, ısıtıcıyı devre dışı bırakınız.
3) T1 sıcaklığı 30 °C’ye düşünceye kadar bekleyiniz.
4) Pompayı durunuz.
5) Soğuk su musluğunu kapatınız.
6) Elektrik fişini prizden çekip, masa üzerine, düşmeyecek şekilde bırakınız.
8. SONUÇ
Sudan suya türbülanslı akış ısı değiştirgeci ile boru içinde akış için Nu  C Rem Pr n eşitliğindeki
C, m ve n sabitlerinin bulunması hedeflenen bu deneyin sonunda,
m=0,74
n=0,65
C=0,0352
Olarak tespit edilmiştir.
Buna göre boru içinde tam gelişmiş türbülanslı akış için ısı taşınım eşitliği,
Nu=0,0352×Re0,74×Pr0,65
Olarak yazılabilir.
Buluna eşitlikteki katsayılar, Dittus ve Boelter tarafından 1930’da verilen,
Nu=0,023×Re0,8×Pr0,4
Eşitliğindeki katsayılardan farklı çıkmıştır.
Bunun nedenleri hakkında neler söyleyebilirsiniz?
Deney Raporu Hazırlama
1. Her öğrencinin raporu Microsoft Excel çalışma dosyasında hazırlaması;
2. Dosya ismini numara_ad_soyad.rar şeklinde kaydetmesi;
3. Excel dosyasını [email protected] adresine deney yapmış oldukları haftanın son
Pazar günü saat 23:59’a kadar göndermesi gerekmektedir. Daha geç tarihte gönderilen
raporlar geçersiz sayılacaktır.
4. Excel dosyalarının birbirine benzemesi kanısı oluştuğunda rapor geçersiz sayılacaktır.
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
10/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
BOŞ TABLOLAR
Tablo 1.
Akış tipi: Paralel / Ters
(Prandtl sayısı sabit) (Boru iç çapı di=7,9 mm, boru iç yüzey alanı Ai=0,0216 m2’dir.)
Test No:
1
2
3
4
5
Deneyde ölçülüp kaydedilen değerler:
T1 Sıcak suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
T2 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
T3 Sıcak su giriş tarafında metal sıcaklığı
°C
T4 Sıcak su çıkış tarafında metal sıcaklığı
°C
T5 Soğuk suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
T6 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
mi Sıcak su debisi
g/s
Sıcak su ortalama sıcaklığı {(T1+ T2)/ 2}
°C
Sıcaklık ortalamalarının ortalaması (Tort)
°C
Grafik veya tablolardan alınan değerler:
Ortalama sıcaklıkta ısınma ısısı
J/kg·K
Ortalama sıcaklıkta yoğunluk (ρ)
kg/m3
Ortalama sıcaklıkta ısı iletim katsayısı (k)
W/m·K
Ortalama sıcaklıkta viskozite (μ)
Ns/m2
Ortalama sıcaklıkta Pr
Deneyden sonra 15. adımda verilen denklemlerle hesaplanan değerler:
Ortalama sıcaklıkta Re
qh
ΔTm,h
hi
Nu
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
11/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
BEÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü
ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI
Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü
Tablo 3.
Akış tipi: Paralel / Ters
(Reynold sayısı sabit) (Boru iç çapı di=7,9 mm, boru iç yüzey alanı Ai=0,0216 m2’dir.)
Test No:
1
2
3
4
5
Deneyde ölçülüp kaydedilen değerler:
T1 Sıcak suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
T2 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
T3 Sıcak su giriş tarafında metal sıcaklığı
°C
T4 Sıcak su çıkış tarafında metal sıcaklığı
°C
T5 Soğuk suyun ısı değiştirgecine giriş sıcaklığı
°C
T6 Sıcak suyun ısı değiştirgecinden çıkış sıcaklığı
°C
mi Sıcak su debisi
g/s
Sıcak su ortalama sıcaklığı {(T1+ T2)/ 2}
°C
Grafik veya tablolardan alınan değerler:
Ortalama sıcaklıkta ısınma ısısı
J/kg·K
Ortalama sıcaklıkta ısı iletim katsayısı (k)
W/m·K
Ortalama sıcaklıkta viskozite (μ)
Ns/m2
Ortalama sıcaklıkta Pr
Deneyden sonra 15. adımda verilen denklemlerle hesdaplanan değerler:
Ortalama sıcaklıkta Re
Ortalama Re'ların ortalaması
qh
ΔTm,h
hi
Nu
Arş.Gör. Halil İbrahim TOPAL
Şubat 2014
12/14
Deney föyünün orijinali Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN tarafından hazırlanmıştır.
Download

cm - Makina Mühendisliği Bölümü