Bu çalısmada jet motorlarında kullanılan kompakt ısı degistiricilerinin tanımı ile
F-16 uçaklarına ait yag sogutucusunun kanallarında meydana gelen tıkanıklıgın ısı
degistirici performansına etkisi sayısal olarak arastırılacaktır.
Günümüzde kullanım yerine baglı olarak degiskenlik gösteren ısı degistiricilerin;
düsük maliyet, hafiflik, bakım kolaylıgı, yüksek enerji transferi, az hacim kaplaması, arzu
edilen nitelikler olup, kompakt ısı degistiricileri bu özellikleri tasımaktadır. Sanayide
kullanılan ısı degistirici ile uçakta kullanılan ısı degistirici arasındaki farklılıklardan ilk
akla geleni, hacim ve agırlıktır.
Yeni nesil uçaklarda kompakt ısı degistiricileri yogunlukla kullanılmaktadır. Bu
ısı degistiriciler hava-yakıt-yag akıskanlarının muhtelif kombinezonlarından olusur.
Temel amaç; ısınan elektronik devreleri sogutmak, yaglama sistemindeki artan sıcaklıgı
azaltmak, kabindeki iklimlendirmeyi saglamaktır.
Isı degistiricisinin en uygun sekilde tasarımı, öncelikle çalısma sartlarının tespit
edilmesiyle mümkündür. Dizayn asamasında, giris/çıkıs sıcaklıkları, ısı degistirici
ölçülerinin her biri degisken olabileceginden bir çok hesaplamanın yapılması gerekli
olmaktadır.
Computational Fluid Dynamics, CFD Sayısal Modelleme Teknigi ile laboratuar
sonuçlarına çok yakın degerlerde ısı degistiricisi tasarımı mümkün olmakta ve degisen
her bir parametrenin sonuçları kolaylıkla alınmaktadır.
v
F16 uçaklarında bulunan ve motor yaglama sistemindeki yagın sıcaklıgını
azaltmak için kullanılan ısı degistiricisi, 217 adet boru elemanı, bir gövde, bir eksenel
perde ile 12 adet radyal perdeye sahiptir. Yagın sıcaklıgı motor çalısma sartlarına baglı
degiskenlik göstermekte olup, ortalama 403 K çalısma sıcaklıgına sahiptir. Yag
sıcaklıgının 422 K limitini geçmesi kritik seviye olup ikiden fazla borunun tıkanması bu
degerin asılmasına neden oldugundan ısı degistiricisi kullanılamamaktadır.
Tüm ısı degistiricisinin modellenmesi yerine belirli bir kesit alınarak model ve
hesaplamalar yapılarak tüme gidilir. Ancak kesitin tüm ısı degistiricisinin özelliklerini
yansıtması gerekmektedir. Periyodik akıs ve simetrik model durumunda daha kısa sürede
sonuçlar alınabilmektedir.
Isı degistiricisi tasarım verileri ile CFD Sayısal Modelleme verileri
karsılastırılarak, toplam 3 adet borunun tıkanması sonucu ısı transferinin motordaki yag
sıcaklıgını kritik deger olarak bilinen 422 K degerinin altında tutacak seviyede
gerçeklesmedigi ve sistemin görev yapamaz hale geldigi görülebilmektedir.
In this study, definition of compact heat exchangers used on jet engines and
change of performance of F-16 Fuel Oil cooler caused by blockage in tubes is
investigated.
The properties of heat exchangers change depending on usage. It is expected for a
heat exchanger to have low cost, lightweight, maintainability, high heat transfer rate, low
space requirements. Compact heat exchangers have most of these properties. Difference
between heat exchangers used in industry and on aircraft are low space and weightness.
Compact heat exchangers are commonly used on new generation aircrafts.
Working fluids used in these exchangers are combination of air, oil and fuel. The purpose
of using heat exchanger is to cool electronic equipment, to reduce hot oil temperature and
to air condition cabin or cockpit.
The most convenient design of a heat exchanger is possible determining of real
operation parameters. At the design stage, inlet/outlet temperatures may be variable. For
that reason a lot of calculation is needed.
Using Computational Fluid Dynamics, CFD Numeric Modelling program it is
possible to obtain values close to laboratory results.
The heat exchanger used on F16 aircraft engine is a counterflow shell and tube
heat exchanger. It is used for reducing oil temperature. On the heat exchanger, 217 tubes,
one shell, one axial and twelve radial baffles are available. Oil temperature changes
according to engine operation conditions. But it has average temperature of 403 K. It is
vii
critical value for oil temperature to exceed 422 K. The blockage of more than two tubes
cause to exceed this temperature. As a result, heat exchanger cannot be used.
Instead of modelling whole exchanger, only the portion of exchanger is modelled.
Therefore, results can be obtained very quickly.
It is seen that in case of blockage of more than two tubes cause to increase oil
temperature and system problems.
