THE DEVELOPMENT OF A MATHEMATICAL MODEL FOR THE DESIGN OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE RADIATORS AND IMPLEMENTATION

Halit Karabulut; Regaip Menküç; A. Onur Özdemir; Emre Yıldırım

Makale detayları

THE DEVELOPMENT OF A MATHEMATICAL MODEL FOR THE DESIGN OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE RADIATORS AND IMPLEMENTATION

Yazarlar:

Halit Karabulut | Regaip Menküç | A. Onur Özdemir | Emre Yıldırım

Yayıncı:

Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği

Dergi:

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.31 Issue 2, pp.644-662

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2023

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001297131

pISSN:

2630-5712

Anahtar kelimeler:

Özet:

 In this study, a mathematical model and design procedure is developed for the design of Internal Combustion Engine radiators. In this model, the radiator is assumed to be a device consisting of finned tubes. The main element of the design is the determination of the length and number of tubes. By using the mathematical model and its application procedure, the physical dimensions of a radiator with 100 kW heat transfer capacity is investigated. It is determined that the optimum distance between the plane fins would be in the range of 0.85-1.05 mm and the air flow velocity would be in the range of 5-10 ms. In these circumstances, the regime of the airflow between fins is laminar and, the heat transfer coefficient becomes about 100 Wm2 oC. If fins are processed of aluminum sheets with 0.25 mm thickness, the thermal efficiency of fins exceeds 90. When the temperature difference between inflow and outflow of the radiator is assumed to be 15 oC, the optimum radiator volume becomes about 25 liters. If the temperature difference is assumed to be 10 C, the radiator volume becomes 22.5 liters. According to the design dimensions, it was detected that the power of the air fan could be in the range of 1000-2000 W. In addition, it is found that the power of the water pump is below 10 W.

 In this study, a mathematical model and design procedure is developed for the design of Internal Combustion Engine radiators. In this model, the radiator is assumed to be a device consisting of finned tubes. The main element of the design is the determination of the length and number of tubes. By using the mathematical model and its application procedure, the physical dimensions of a radiator with 100 kW heat transfer capacity is investigated. It is determined that the optimum distance between the plane fins would be in the range of 0.85-1.05 mm and the air flow velocity would be in the range of 5-10 ms. In these circumstances, the regime of the airflow between fins is laminar and, the heat transfer coefficient becomes about 100 Wm2 oC. If fins are processed of aluminum sheets with 0.25 mm thickness, the thermal efficiency of fins exceeds 90. When the temperature difference between inflow and outflow of the radiator is assumed to be 15 oC, the optimum radiator volume becomes about 25 liters. If the temperature difference is assumed to be 10 C, the radiator volume becomes 22.5 liters. According to the design dimensions, it was detected that the power of the air fan could be in the range of 1000-2000 W. In addition, it is found that the power of the water pump is below 10 W.

 In this study, a mathematical model and design procedure is developed for the design of Internal Combustion Engine radiators. In this model, the radiator is assumed to be a device consisting of finned tubes. The main element of the design is the determination of the length and number of tubes. By using the mathematical model and its application procedure, the physical dimensions of a radiator with 100 kW heat transfer capacity is investigated. It is determined that the optimum distance between the plane fins would be in the range of 0.85-1.05 mm and the air flow velocity would be in the range of 5-10 ms. In these circumstances, the regime of the airflow between fins is laminar and, the heat transfer coefficient becomes about 100 Wm2 oC. If fins are processed of aluminum sheets with 0.25 mm thickness, the thermal efficiency of fins exceeds 90. When the temperature difference between inflow and outflow of the radiator is assumed to be 15 oC, the optimum radiator volume becomes about 25 liters. If the temperature difference is assumed to be 10 C, the radiator volume becomes 22.5 liters. According to the design dimensions, it was detected that the power of the air fan could be in the range of 1000-2000 W. In addition, it is found that the power of the water pump is below 10 W.

 Bu çalışmada, içten yanmalı motorlar için yassı su boruları ve düzlem kanatçıklardan oluşan bir radyatörün matematik modeli ve tasarım yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen matematik modelde radyatörün kanatçıklı borulardan oluştuğu kabul edilmekte ve tasarım işinin özünü kanatçıklı boruların uzunluğunun ve sayısının belirlenmesi oluşturmaktadır. Geliştirilen matematik model ve tasarım yöntemi kullanılarak 100 kW ısı transferi kapasitesi olan bir radyatörün fiziki boyutları araştırılmıştır. Düzlem kanatçıkların arasındaki en uygun mesafenin 0.85-1.05 mm aralığında ve hava akış hızının 5-10 ms aralığında olabileceği belirlenmiştir. Bu durumda, kanatçıkların arasındaki hava akışı laminer rejimde gerçekleşmekte olup, kanatçıkların yüzeyindeki ısı taşınım katsayısı 100 Wm2K civarında olmaktadır. Kanatçıkların yapımında 0.25 mm kalınlığında alüminyum levha kullanıldığında, kanatçıkların ısıl verimi 90 ın üzerine çıkmaktadır. Motor soğutma suyunun radyatöre giriş ve radyatörden çıkış sıcaklıkları arasındaki fark 15 C kabul edildiğinde radyatörün en uygun hacmi 25 litre olarak belirlenirken, sıcaklık farkı 10 C yapıldığında 22.5 litre olarak belirlenmektedir. Tasarım ölçülerine göre hava fanı gücünün 1000-2000 W aralığında olabileceği belirlenmiştir. Ayrıca, su devirdaim pompası gücünün 10 W ın altında kaldığı tespit edilmiştir.

Makale detayları

THE DEVELOPMENT OF A MATHEMATICAL MODEL FOR THE DESIGN OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE RADIATORS AND IMPLEMENTATION

Yazarlar:

Halit Karabulut | Regaip Menküç | A. Onur Özdemir | Emre Yıldırım

Yayıncı:

Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği

Dergi:

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.31 Issue 2, pp.644-662

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2023

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001297131

pISSN:

2630-5712

Hava fanı optimizasyonu

Kanatçık verimi;

Matematik model

Radyatör tasarımıHava fanı optimizasyonu

Kanatçık verimi

Matematik model

Radyatör tasarımı

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Halit Karabulut | Regaip Menküç | A. Onur Özdemir | Emre Yıldırım

Yayıncı: Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar: Makine Mühendisliği

Dergi: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.31 Issue 2, pp.644-662

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 8/2023

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2001297131

pISSN: 2630-5712

Sayı

Yazarlar:

Halit Karabulut | Regaip Menküç | A. Onur Özdemir | Emre Yıldırım

Yayıncı:

Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği

Dergi:

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.31 Issue 2, pp.644-662

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2023

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001297131

pISSN:

2630-5712