İndüksiyonlu iklimlendirme cihazlarında ısıl performansın sayısal analizlerle optimizasyonu

Abstract

Yapılan literatür araştırmalarında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının ofis, hastane vb. kapalı alanlarda kullanıldığı tespit edilmiştir. Ek olarak, fan coil üniteleri gibi aynı sınıfta yer alan cihazlar ile karşılaştırıldığında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının içerisinde yer alan komponentler üzerinde herhangi bir iyileştirme çalışmasının yapılmadığı görülmüştür. İndüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının içerisindeki lüleler ile yaratılan vakum ortamı dolayısıyla, mahal içerisindeki ikincil hava ve birincil taze havanın karıştırılması ile ısı enerjisi daha verimli kullanılabilmektedir. Bu sebepten lülelerin yerleşiminin ısıl perfromans odağında değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez kapsamında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazı öncelikle içerdiği komponentler (lüle) bazında sayısal olarak analiz edilmiş ve literatürde yer alan deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Komponentler üzerindeki analizlerde elde edilen sonuçlar kullanılarak, cihazın tamamına ilişkin analiz koşturulmuştur. Yapılan çalışmada, aktif indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının lüle komponentlerinin sayısı ve geometrisi optimize edilerek ısıl performansları analiz edilmiştir. Farklı lüle giriş-çıkış çapı oranları (0,67, 0,50, 0,40, 0,37) için yapılan sayısal analizlerde, radyuslu kanalların katılım oranını radyussuz kanallara göre belirgin şekilde artırdığı gözlemlenmiştir. Bu bulgular, radyuslu kanalların ısıl performansı optimize ettiğini göstermektedir. Lüle verimliliği ve katılım oranları arasındaki ilişki incelenmiştir. Çap oranının 0,50 sınırını geçtikten sonra lüle verimliliği artış göstermesine rağmen, mahale gönderilen birincil hava debisinin yetersizliği sebebiyle katılım oranında düşüş gözlemlenmiştir. Lüle giriş ve çıkış çapları oranı 0,50 iken, radyussuz kanal için lüle verimliliği 0,40, radyuslu kanal için ise bu değer 0,43 olarak hesaplanmıştır. In the literature review, it was found that induction climate control devices are used in enclosed spaces such as offices and hospitals. Unlike fan coil units, no improvement studies have been conducted on the components within the induction climate control devices. The nozzles within these devices create a vacuum environment, allowing for more efficient use of thermal energy by mixing secondary air from the space with the primary fresh air. Therefore, evaluating the placement of nozzles with a focus on thermal performance is important. The thesis first numerically analyzed the induction climate control device based on its components (nozzles) and then validated the findings with experimental studies available in the literature. Using the results obtained from the analyses on the components, a comprehensive analysis of the entire device was conducted. The thermal performance of active induction climate control devices was analyzed by optimizing the number and geometry of the nozzle components. In the numerical analyses conducted for different nozzle inlet-outlet diameter ratios (0.67, 0.50, 0.40, 0.37), it was observed that channels with radius significantly increased the induction ratio compared to channels without radius, indicating that channels with radius optimize thermal performance. The relationship between nozzle efficiency and induction ratio was also examined. After the diameter ratio exceeded 0.50, an increase in the nozzle efficiency led to a decrease in the induction ratio due to the insufficient primary air flow delivered to the space. When the nozzle inlet and outlet diameter ratio was 0.50, the nozzle efficiency was calculated as 0.40 for the channel without radius and 0.43 for the channel with radius.