ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE

Ders Bilgi Formu ( MAK 541 )


   Temel bilgiler
Ders adı: Isı Değiştirici Tasarımı
Ders kodu: MAK 541
Öğretim üyesi: Dr. Öğr. Üyesi Salih Özen ÜNVERDİ
AKTS kredisi: 7.5
GTÜ kredisi: 3 (3+0+0)
Yılı, Dönemi: 1/2, Güz ve Bahar
Dersin düzeyi: Yüksek lisans
Dersin tipi: Alan seçmeli
Öğretim dili: İngilizce
Öğretim şekli: Yüz yüze
Ön koşullar: yok
Staj durumu: Yok
Dersin amacı: Isı değiştirici ve ısı borularının ısıl tasarımı ve analizi.
   Öğrenme çıktıları Yukarı

Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, şu yetilere sahip olurlar:

  1. Mühendislikte ısı değiştirici tasarım ve analiz problemlerinin matematiksel modellenmesi için gerekli fiziksel değişkenleri ve özellikleri belirleyebilme.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. İleri düzey Makine Mühendisliği kavramlarını tanımlamak ve uygulamak
    2. Gelişmiş mühendislik problemlerini formüle edip çözmek
    3. Araştırma projesi doğrultusunda literatürü dikkatlice gözden geçirip, kendi sonuçları ile önceki literatür arasında bağlantı kurmak
    4. Kendi çalışma alanında bilimsel araştırmalar aracılığıyla ayrıntılı bilgi edinmek; sonuçları karşılaştırmak, değerlendirmek ve uygulamak
    5. Bilimsel bilgiye ulaşmak
    6. Bağımsız araştırma projelerini tasarlamak ve yürütmek
    7. Modern teknolojiyle sürekli öğrenme bilinci geliştirmek
    8. Araştırma konusu ile ilgili fikir ve bulgularını sözlü ve yazılı olarak etkin şekilde ifade edebilmek
    9. Profesyonel ve etik davranış sorumluluğu sergilemek

    Değerlendirme Tipi

    1. Yazılı sınav
    2. Ödev
    3. Seminer/sunum
    4. Dönem projesi
  2. Mühendislikte ısı değiştirici tasarım ve analiz problemlerini diferansiyel ve integral kontrol hacmi yöntemleriyle modelleyebilme.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. İleri düzey Makine Mühendisliği kavramlarını tanımlamak ve uygulamak
    2. Gelişmiş mühendislik problemlerini formüle edip çözmek
    3. Araştırma projesi doğrultusunda literatürü dikkatlice gözden geçirip, kendi sonuçları ile önceki literatür arasında bağlantı kurmak
    4. İleri düzey mühendislik uygulamasında modern teknik, beceri ve ekipmandan faydalanmak
    5. Bilimsel bilgiye ulaşmak
    6. Disiplinlerarası etkileşim bulunan araştırma takımlarında etkin şekilde çalışmak
    7. Modern teknolojiyle sürekli öğrenme bilinci geliştirmek
    8. Araştırma konusu ile ilgili fikir ve bulgularını sözlü ve yazılı olarak etkin şekilde ifade edebilmek
    9. İlerleme raporlarını yayınlanmış doküman, tez, makalelere dayandırarak yazmak.

    Değerlendirme Tipi

    1. Yazılı sınav
    2. Ödev
    3. Seminer/sunum
    4. Dönem projesi
  3. Mühendislikte ısı değiştirici tasarım ve analiz problemlerini analitik ve sayısal yöntemlerle çözebilmek.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. İleri düzey Makine Mühendisliği kavramlarını tanımlamak ve uygulamak
    2. Gelişmiş mühendislik problemlerini formüle edip çözmek
    3. Araştırma projesi doğrultusunda literatürü dikkatlice gözden geçirip, kendi sonuçları ile önceki literatür arasında bağlantı kurmak
    4. İleri düzey mühendislik uygulamasında modern teknik, beceri ve ekipmandan faydalanmak
    5. Bilimsel bilgiye ulaşmak
    6. Bağımsız araştırma projelerini tasarlamak ve yürütmek
    7. Modern teknolojiyle sürekli öğrenme bilinci geliştirmek
    8. İlerleme raporlarını yayınlanmış doküman, tez, makalelere dayandırarak yazmak.
    9. Profesyonel ve etik davranış sorumluluğu sergilemek

    Değerlendirme Tipi

    1. Yazılı sınav
    2. Ödev
    3. Seminer/sunum
    4. Dönem projesi
   İçerik Yukarı
1. hafta: Isı Değiştiricilerin Sınıflandırılması.
Isı Değiştirici Tasarım Yöntemi Özeti.
2. hafta: Reküperatörlerin Temel Tasarım Teorisi:
Isıl ve Elektriksel Büyüklükler Arasında Benzerlik.
Isı Değiştirici Değişkenleri ve Isıl Devresi.
Verimlilik-Aktarma Birimleri Sayısı Yöntemi.
3. hafta: Ortalama Sıcaklık Farkı Yöntemi:
Isı Değiştirici Veriminin Belirlenmesi İçin Çözüm Yöntemleri.
Isı Değiştirici Tasarım Problemleri.
4. hafta: Reküperatörlerin Isıl Tasarımı İçin Ek Hususlar:
Duvar Boylamasına Isı İletimi Etkileri.
Değişken Toplam Isı Transferi Katsayıları.
Genişletilmiş Yüzeyli Isı Değiştiriciler.
Kovan-Boru Tipi Isı Değiştiriciler.
5. hafta: Rejenaratörlerin Isıl Tasarım Teorisi:
Verimlilik-Aktarma Birimleri Sayısı Yöntemi.
6. hafta: Isı Değiştirici Basınç Kaybı Analizi:
Genişletilmiş Yüzeyli Isı Değiştiricilerde Basınç Kaybı.
Rejeneratör Basınç Kaybı.
Borulu Isı Değiştiricilerde Basınç Kaybı.
Levhalı Isı Değiştiricilerde Basınç Kaybı.
Akış Yönlendirme Elemanlarının Sebep Olduğu Basınç Kaybı.
7. hafta: Yüzey Temel Isı Aktarımı ve Akış Sürtünme Karakteristikleri:
Boyutsuz Sayılar.
Yüzey Karakteristiklerini Belirlemek için Deneysel Yöntemler.
Isı Transferi ve Sürtünme Katsayısı Bağıntıları.
Ek Doğal Taşınımın Isı Aktarımına Etkisi.
Ek Isıl Işınımın Isı Aktarımına Etkisi.
8. hafta: Ara Sınav.
9. hafta: Isı Değiştiricilerin Yüzey Geometrik Özellikleri:
Borulu Isı Değiştiriciler.
Kanatçıklı-Borulu Isı Değiştiriciler.
Levhalı-kanatçıklı ısı değiştiriciler.
Segment akış yönlendiricili kovan-boru tipi ısı değiştiriciler.
10. hafta: Isı Değiştirici Tasrım Yöntemleri:
Kanatçıklı-Levhalı Isı Değiştiriciler.
Kanatçıklı-Borulu Isı Değiştiriciler.
Levhalı Isı Değiştiriciler.
Kovan-Boru Tipi Isı Değiştiriciler.
Isı Değiştirici Optimizasyonu.
11. hafta: Isı Değiştiricilerin Termodinamik Modelleme ve Analizi:
Bir Isı Değiştiricinin Termodinamiğin Birinci Kanununa Göre Modellenmesi.
Isı Değiştiricilerde Tersinmezlikler.
Isı Değiştiricilerin Analiz ve Optimizasyonunda Enerji, Ekserji ve Maliyet Dengeleri.
Bir Isı Değiştirici Performansının Termodinamiğin İkinci Kanununa Göre Hesabı.
12. hafta: Akış Dağılım Düzensizlikleri ve Toplayıcı Tasarımı:
Geometri ve Çalışma Koşullarından Kaynaklanan Akış Yönlendirme Bozuklukları.
Akış Dağılım Hatalarının Düzeltilmesi.
Toplayıcı ve Manifold Tasarımı.
13. hafta: Tortu ve Pas Oluşumu:
Tortu Oluşumu ve Isı Değiştirici Isı Transferi ve Basınç Kaybına Etkisi.
Tortu Oluşum Süreci.
Tortu Direncine Göre Tasarım.
Tortu Oluşumunun Önlenmesi.
Isı Değiştiricilerde Paslanma.
14. hafta: Isı Boruları:
Gözenekli Ortamda Tek Fazlı Akışta Hidrodinamik ve Isı Transferi.
Kılcal-Gözenekli Yapılarda Buharlaşma Problemi Termo-Hidro-Dinamiği.
Kılcal-Gözenekli Kaplamalı Yüzeylerde Buharlaşma Problemi Isı Ve Kütle Transferi.
15. hafta*: Isı Borusunda Isı Aktarımı Sınırı.
Isı Borusu Isıl Direnci.
Değişken İletkenlikli Isı Boruları.
Döngülü Isı Boruları.
Mikro Isı Boruları.
Fitil Yapıları.
Tasarım Örneği.
Isı Borusu Uygulamaları.
Elektronik Devre Elemanlarının Soğutulması.
16. hafta*: Dönem Sonu Sınavı.
Ders kitapları ve materyaller: Fundamentals of Heat Exchanger Design,Ramesh K. Shah,Dusan P. Sekulic, Wiley.
Önerilen kaynaklar: Heat Exchangers, Selection, Rating and Thermal Design, 3rd ed., Sadik Kakac, Hongtan Liu, Anchasa Pramuanjaroenkij, CRC Press.

Compact Heat Exchangers, Selection, Design and Operation, J. E. Hesselgreaves, Pergamon.

Thermal Performance Modeling of Cross-Flow Heat Exchangers, Luben Cabezas-Gomez, Helio Aparecido Navarro, Jose Maria Saiz-Jabardo, Springer.

Boilers, Evaporators and Condensers, Sadik Kakac, Wiley.

Industrial Boilers and Heat Recovery Steam Generators, Design, Applications and Calculations, V. Ganapathy, Marcel Dekker.

Thermal Design: Heat Sinks, Thermoelectrics, Heat Pipes, Compact Heat Exchangers, and Solar Cells, HoSung Lee, Wiley.

Heat Pipes
Theory, Design and Applications,D.A. Reay, P.A. Kew, R.J. McGlen, Butterworth-Heinemann , Elsevier.

Transport Phenomena in Capillary-Porous Structures and Heat Pipes, Henry Smirnov, CRC Press.

Heat Pipes and Solid Sorption Transformations, Fundamentals and Practical Applications, L.L. Vasiliev, S. Kakaç.

The Evaporation Mechanism in the Wick of Copper Heat Pipes, Shwin-Chung Wong, Springer.
  * 15. ve 16. haftalar arası final sınavına hazırlık haftası bulunmaktadır.
Değerlendirme Yukarı
Değerlendirme tipi Hafta numarası Ağırlık (%)
Ara sınavlar (Vizeler): 8 20
Dönem içi diğer çalışmalar: 0
Proje: 16 30
Ödev: 2,4,6,8,10,14,16 10
Kısa sınav (Quiz): 0
Final sınavı: 16 40
  Toplam ağırlık:
(%)
   İş yükü Yukarı
Etkinlik Süre (Haftalık saat) Toplam hafta sayısı Dönem boyu toplam iş yükü
Dersler (Yüz yüze öğretme): 3 14
Ders dışı bireysel çalışma: 4 14
Uygulama, Rehberli problem çözme: 3 7
Ödev: 2 8
Dönem projesi: 3 8
Dönem projesi sunumu: 3 1
Kısa sınav (Quiz): 0 0
Ara sınav için bireysel çalışma: 10 1
Ara sınav (Vize): 3 1
Final sınavı için bireysel çalışma: 10 1
Final sınavı: 3 1
    Toplam işyükü:
    Toplam AKTS kredisi:
*
  * AKTS kredisi, toplam iş yükünün 25'e bölümüdür. (1 AKTS = 25 saatlik iş yükü)
-->