Bu tədqiqat, sıx bərk hissəciklərın şaşırtmalı boru demetleri arasından geçtiği hərəkətli yataqlı istilik dəyişdiricilerinde şaquli və üfüqi boru aralıqlarının hissəcik axınını və istilik ötürülməsini necə değiştirdiğini eksperimental olarak incelemiştir. Tədqiqatçılar üç fərqli hissəcik ortamıyla axın vizuallaşdırılması təcrübəleri yürütmüş; şaquli boru aralığını V = 1,0D–2,5D arasında, üfüqi aralığı ise H = 0,58D və H = 2,16D olacak şekilde değiştirmiştir. Uzun pozlamalı görüntüler, qeyri-səlis məntiq tabanlı kənar aşkarlanması yöntemiyle analiz edilmiş; ağ əridilmiş alümina hissəciklərıyla gerçekleştirilen istilik ötürülməsi təcrübəlerinde en iyi sonuç H = 0,58D aralıqlı şaşırtmalı boru dəstəsinde elde edilmiştir. Bu düzenlemenin ümumi istilik ötürülməsi əmsalsı tək boruya görə ortalama yüzde 8,5 daha yüksək tapılmışdır. bununla birlikdə tədqiqat hakem qiymətləndirməsinden geçmemiş bir preprinttir; istilik ötürülməsi müqayisəları yalnız belirli bir hissəcik türü, tək boru diametri və sınırlı geometrik koşullar üçün yapılmıştır.

Nəticəlar, borular arasındaki boşluğun yalnız hissəciklərın geçebileceği alanı belirlemediğini; durğun bölgəlerin, hissəcik kilitlenmesinin, boşluk bölgelerinin və boru yüzeyindeki hissəcik yenilənməsinin nerede oluşacağını da kontrol ettiğini göstərir. Geniş üfüqi aralıqta, xüsusilə kiçik şaquli açıklıklarda hissəciklər iki boru arasında kilitlenirken; daha dar üfüqi aralıq, şaşırtmalı geometrinin etkisiyle eyni bölgeyi etkin bir hissəcik axın kanalına dönüştürmüştür.

Araştırmada dar aralıqlı şaşırtmalı düzenin, sıralı boru dəstəsine kıyasla temas istilik direnciyle ilişkili model parametresini yüzde 26, nüfuz istilik direnciyle ilişkili parametreyi ise yüzde 18 azalttığı bildirilmişdir. Bu parametreler birbaşa ölçülmüş mutlak istilik direnç değerleri değil, boyutsuz istilik ötürülməsi verilerine uygulanan korelasyondaki əmsallardır.

Tədqiqatın əsas sualı nədir?

Araştırmanın əsas sorusu, şaşırtmalı boru demetlerinde borular arasındaki üfüqi və şaquli mesafelerin sıx hissəcikların hareketini necə değiştirdiği və ortaya çıkan axın yapistiliknın boru yüzeyinden hissəcikləra gerçekleşen istilik ötürülməsini necə etkilediğidir.

Yoğun hissəciklı hərəkətli yataqlarda bərk tanecikler yer çekimi etkisiyle aşağı doğru ilerlerken üfüqi boruların çevresinden geçer. Parçacıkların boru yüzeyine temas etmesi və səth yakınındaki istiliknmış hissəciklərın yeni, daha soğuk hissəciklərla yer değiştirmesi istilik ötürülməsi açistilikndan önemlidir. Borunun üstünde durgun bir hissəcik yığını, altında hissəcik bakımından seyrek bir boşluk və ya iki boru arasında kilitlenmiş bir bölgə oluşursa səth yakınındaki hissəcik yenilənməsi zayıflar.

Çalışmanın hedefi yalnız “boru aralığı arttığında və ya azaldığında ne olur?” sorusunu cevaplamak değildir. Tədqiqatçılar, üfüqi və şaquli aralıqların birlikte oluşturduğu geometrinin hissəciklərın izlediği yolu değiştirdiğini; bazı koşullarda iki boru arasındaki bölgenin bir tıxanma alanına, bazı koşullarda ise ana axın kanalına dönüşebildiğini göstermeye çalışmıştır.

Tədqiqat niyə vacibdir?

Katı hissəciklər yüksək temperaturlı termal enerji saxlanması, sıxlaştırılmış günəş enerjisi və endüstriyel tullantı istilik geri kazanımı sistemlerinde istilik taşıyıcı və ya depolayıcı ortam olarak kullanılabilmektedir. Hareketli yataklı istilik dəyişdiricilerinde boru dəstəsinin daha sık yerleştirilmesi eyni hacme daha fazla istilik transfer yüzeyi sığdırabilir. ancaq boruların uygunsuz aralıqlarla yerleştirilmesi hissəciklərın sıkışmasına və yüzeylerin etkili biçimde yenilenememesine niyə olabilir.

Bu nedenle kompakt bir tasarım her zaman daha yüksək istilik ötürülməsi anlamına gelmez. Geometri, hissəciklərı hareketsiz bırakıyorsa eklenen boru yüzeyinin bir bölümü termal açıdan yeterince kullanılamayabilir. Çalışma, bu tasarım ikilemini axın görüntüleri və birbaşa istilik akistilik ölçümleriyle birlikte ele almaktadır.

Ədəbiyyatda hansı boşluq hədəflənmişdir?

Önceki tədqiqatlar tək boruların çevresindeki durğun bölgəleri, borunun altındaki boşluk oluşumunu, hissəcik özelliklerinin etkisini və sıralı ya da şaşırtmalı sabit boru düzenlerini incelemiştir. ancaq şaşırtmalı boru demetlerinde üfüqi və şaquli açıklıkların eş zamanlı değiştirilmesiyle oluşan tıxanma, durgunluk və hissəcik yenilənməsi mekanizmaları sistematik biçimde yeterince açıklanmamıştır.

Bu araştırmada şaquli açıklık yedi fərqli düzeyde, üfüqi açıklık ise iki belirgin geometriyi temsil edecek şekilde değiştirilmiştir. Böylece yalnız tek bir boru düzeninin fotoğrafı çekilmemiş; hissəcik axın yapistiliknın geometrik değişim boyunca necə evrildiği araşdırılmışdır.

Kullanılan hissəciklər və fiziksel özellikleri

Akış görselleştirme təcrübəlerinde üç hissəcik ortamı istifadə edilmişdir:

• Küresel alüminyum hissəciklərı (SAP): düzgün yüzeyli, təxminən 2 mm çapında və tek boyutlu dağılıma yakın hissəciklərdır.
• Küresel olmayan alüminyum hissəciklərı (NSAP): alüminyum tellerin kesilmesiyle elde edilen, silindrik və təxminən 2 mm boyutlu hissəciklərdır.
• Beyaz ergitilmiş alümina hissəciklərı (WFAP): düzensiz şekilli, çok boyutlu dağılıma sahip və 0,183–1,92 mm aralığında değişen hissəciklərdır. Boyut dağılımının tepe noktası təxminən 0,75 mm’dir.

FT4 toz reometresiyle belirlenen özgül enerji değerlerinin üç ortamda da 5 mJ/g'ın altında olması, hissəciklərın aşağı kohezyonlu olduğunu göstermiştir. Küresel alüminyum hissəciklərı en aşağı iç və divar sürtünme açılarına sahiptir. Küresel olmayan alüminyum ilə ağ əridilmiş alüminanın düzensiz şekilleri, hissəciklərın birbirine mekanik olarak takılmasını güçlendirmiş və sürtünme açılarını yükseltmiştir.

Parçacık şekli, axın görüntülerindeki boşluk və durgunluk bölgeleri açistilikndan önemlidir. Küresel hissəciklər boruların çevresinden daha kolay yeniden düzenlenirken düzensiz hissəciklər mekanik kenetlenmeye daha yatkındır. Buna rağmen üç ortamın da sıkıştırılabilirlik değerlerinin aşağı olması, yatak yapistiliknın təcrübə koşullarında aşırı sıkışmadığını göstərir.

Akış görselleştirme düzeneği necə çalışmıştır?

Akış təcrübə sistemi; vakumlu besleyici, depolama hunisi, şeffaf gözlem bölümü, geçiş bölümü, piston bölümü, boşaltma bölümü, elektrikli doğrusal hareketlendirici və hissəcik ümumia haznesinden yaranmışdır. Parçacıklar yer çekimiyle test bölümünden aşağı hareket ederken pistonla sürülen tabla, yataktaki ilerleme hızını kontrol etmiştir.

Piston bölümü 500 mm uzunluğundadır. Tabla sürəti 0,5–100 mm/s arasında ayarlanabilmiştir. Görselleştirme odasının yüksekliği 500 mm, iç hissəcik kanalının kesiti 120 × 120 mm'dir. Değiştirilebilir şeffaf uç plakaları sayesinde fərqli boru dəstəsi geometrileri eyni təcrübə odasında kurulmuştur.

Boru diametri D = 38 mm olarak sabit tutulmuştur. Şaşırtmalı boru demetlerinde:

• Düşey açıklık V = 1,0D–2,5D, yani 38–95 mm arasında değiştirilmiştir.
• Dar üfüqi açıklık H = 0,58D, yani 22 mm'dir.
• Geniş üfüqi açıklık H = 2,16D, yani 82 mm'dir.
• Toplam 14 şaşırtmalı boru aralığı konfigürasyonu araşdırılmışdır.
• Sıralı boru dəstəsi müqayisəlarında üfüqi açıklık 2,16D olarak sabitlenmiş, şaquli açıklık yine 1,0D–2,5D arasında değiştirilmiştir.

Hareketli və durğun bölgəler necə ayırt edilmiştir?

Tədqiqatçılar hissəcik axınını uzun pozlamalı görüntüleme yöntemiyle kaydetmiştir. Hareket eden hissəciklər pozlama süresi boyunca iz və ya çizgi biçiminde bulanıklaşırken hareketsiz ya da çok yavaş hissəciklərın səth dokusu daha belirgin kalmıştır. Böylece hərəkətli və durğun bölgəler arasında görsel bir karşıtlık yaradılmışdır.

Parçacıkların üst üste binmesi, gölgeler və düzensiz aydınlatma nedeniyle sınırlar birbaşa elle belirlenmemiştir. Görüntülere qeyri-səlis məntiq tabanlı kənar aşkarlanması tətbiq edilmişdir. Yöntem; görüntüyü gri tona dönüştürme, görüntü gradyanını hesaplama, bulanık çıkarım kurallarını uygulama və pikseller üçün kenar üyelik derecesi üretme adımlarını içermektedir.

İşlem hattı, siyah izleyici hissəciklərla yapılan ayrı bir təcrübəle sınanmıştır. Deneyde görülen iz çizgilerinin konumlarıyla algoritmanın çıkardığı sınırların yakın uyum gösterdiği bildirilmişdir. bununla birlikdə tədqiqat, bu doğrulama üçün sayısal bir hata ölçütü və ya müstəqil doğrulama məlumat seti vermemiştir.

İki karakteristik axın bölgesinin ortalama üyelik değerleri G₁ və G₂ olarak tanımlanmış, aralarındaki fark aşağıdaki ilişkiyle hesablanmışdır:

\[ \Delta G = G_1 - G_2 \]

ΔG değerinin büyümesi iki bölgenin görüntü və hareket özelliklerinin ayrıştığını, yani aradaki bölgede tıxanma və ya belirgin axın farklılığı bulunduğunu göstərir. Şekilde ayrıca 0,05(G_max-G_min) düzeyinde bir sınıflandırma sınırı göstərilmişdir. Bu eşik istatistiksel bir p değeri değildir; görüntü üyelik farklarının yorumlanması üçün kullanılan analiz ölçütüdür.

Isı transferi təcrübə düzeneği

Isı transferi sistemi; hissəcik elevatörü, depolama hunisi, vidalı besleyici, test odası, vidalı boşaltıcı, termal yağ istiliktıcistilik və məlumat ümumia sisteminden yaranmışdır. Parçacık besleme sürəti boşaltma hızından biraz yüksək tutulmuş, fazla hissəciklər taşma kanalından ümumia haznesine gönderilmiştir.

Isıtılan boru boru dəstəsinin merkezinde konumlandırılmıştır. Termal yağ sistemi boru duvarını təcrübə boyunca 160 °C temperaturta tutmuştur. Borunun dış yüzeyindeki istilik akistilik, 10 × 10 mm boyutlu və yüzde 3 ölçmə doğruluğuna sahip Captec HS-10 sensörüyle ölçülmüştür. Sensör çevresel olarak 30°'lik bir ölçmə alanını kapsamıştır. Parçacık giriş sıcaklığı və termal yağ sıcaklığı T-tipi termokupllarla kaydedilmiştir.

Yatay boru təcrübəlerinde hissəcik çıxış sürəti 0,45–4,2 mm/s arasında değiştirilmiştir. Her sürət koşulunda ölçümler tekrarlanmış və ortalamaları istifadə edilmişdir; ancaq tekrar sayistilik PDF'de belirtilmemiştir. Nəticə grafiklerinin müqayisəlı bölümü ağırlıklı olarak 0,69–3,68 mm/s sürət aralığını göstərir.

Yerel istilik ötürülməsi əmsalsı necə hesablanmışdır?

Boru çevresindeki belirli bir açısal noktadaki yerli istilik ötürülməsi əmsalsı aşağıdaki eşitlikle hesablanmışdır:

\[ h_{\mathrm{local},\theta} = \frac{q_{\mathrm{local},\theta}} {T_{\mathrm{tube},\theta}-T_{\mathrm{inlet}}} = \frac{K_{\mathrm{local},\theta}/\mu} {T_{\mathrm{tube},\theta}-T_{\mathrm{inlet}}} \]

• h_local,θ: θ açistilikndaki yerli istilik ötürülməsi əmsalsıdır; birimi W/(m²·K)'dir.
• q_local,θ: eyni noktadaki səth istilik akistilikdır; birimi W/m²'dir.
• T_tube,θ: sensör konumundaki boru yüzeyi sıcaklığıdır.
• T_inlet: test odasına giren hissəciklərın sıcaklığıdır.
• K_local,θ: istilik akistilik sensöründen alınan mikrovolt cinsinden elektriksel çıktıdır.
• μ: sensörün elektriksel çıktistiliknı istilik akistilikna dönüştüren kalibrasyon əmsalsıdır.
• θ: borunun üst noktasında 0°, yan noktasında 90° və alt noktasında 180° olacak biçimde tanımlanan çevresel açıdır.

Formülün fiziksel anlamı, boru ilə giriş hissəciklərı arasındaki her bir kelvinlik temperatur farkı başına birim yüzeyden ne kadar istilik aktarıldığını belirlemektir. eyni temperatur farkında daha yüksək istilik akistilik, daha yüksək yerli istilik ötürülməsi əmsalsı anlamına gelir.

ölçmə belirsizlikleri istilik akistilik üçün yüzde 3,0; boru sıcaklığı üçün yüzde 0,3; giriş hissəcik sıcaklığı üçün yüzde 2,5 və hesaplanan yerli istilik ötürülməsi əmsalsı üçün yüzde 3,9 olarak verilmişdir.

Toplam istilik ötürülməsi əmsalsı necə hesablanmışdır?

Boru çevresindeki ölçümler 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150° və 180° konumları üzerinden aşağıdaki şekilde ortalanmıştır:

\[ h_{\mathrm{total}} = \frac{ \frac{h_{\mathrm{local},0^\circ}+h_{\mathrm{local},180^\circ}}{2} +h_{\mathrm{local},30^\circ} +h_{\mathrm{local},60^\circ} +h_{\mathrm{local},90^\circ} +h_{\mathrm{local},120^\circ} +h_{\mathrm{local},150^\circ} }{6} \]

Bu ifade, 0° və 180° uç noktalarını yarım ağırlıkla, aradaki konumları tam ağırlıkla değerlendirerek altı eşit açısal aralıq üzerinden çevresel bir ortalama oluşturmaktadır. Metinde “altı açısal konum” ifadesi kullanılmasına rağmen eşitlikte yedi açı değeri yer almaktadır. Bu durum muhtemelen altı açısal aralıq ilə yedi nümunələmə noktasının fərqli sayılmasından kaynaklanmaktadır; ancaq tədqiqat bunu açıkça açıklamamıştır.

Boru aralığı hissəcik axınını necə değiştirmiştir?

Geniş üfüqi açıklık: H = 2,16D

V = 1,0D koşulunda üç hissəcik türünün tamamında şaquli boru boşluğu içinde belirgin hissəcik durgunluğu görülmüştür. Borular arasındaki açıklık geometrik olarak geniş görünse de şaşırtmalı dizilimde üst və alt boruların konumu, hissəciklərın birbirine dayanarak taşıyıcı bir yapı oluşturmasına izin vermiştir.

Küresel alüminyum hissəciklərında şaquli açıklık V > 1,0D olduğunda gözle görünür tıxanma böyük ölçüde ortadan kalkmış və borunun üstünde üçgen biçimli bir durğun bölgə yaranmışdır. Küresel olmayan alüminyum və ağ əridilmiş alümina üçün belirgin tıxanmanın ortadan kalkması V > 1,25D koşulunda gerçekleşmiştir.

Üyelik derecesi farklarına dayanan nicel qiymətləndirmə daha ümumi bir tasarım sınırı ortaya koymuştur: H = 2,16D şaşırtmalı demette V/D < 1,5 olduğunda şaquli boşlukta tıxanma bölgesi devam etmiş, V/D ≥ 1,5 olduğunda iki karakteristik bölgenin üyelik değerleri arasındaki fark kiçik hâle gelmiştir.

Dar üfüqi açıklık: H = 0,58D

H = 0,58D koşulunda incelenen V/D aralığının hiçbirinde şaquli boru boşluğu içinde belirgin bir tıxanma bölgesi oluşmamıştır. Bunun yerine bu bölgə hissəciklərın hızlı və sürekli biçimde geçtiği ana axın kanalına dönüşmüştür.

İlk baxınta boruların üfüqi yönde birbirine yaklaştırılması axın geçidini daraltıyor gibi görünmektedir. ancaq şaşırtmalı geometride bu değişiklik, hissəciklərın iki boru arasında dikey bir köprü oluşturmasını engellemiş və axının orta kanala yönelmesini sağlamıştır. Dolayistilikyla istilik ötürülməsini geliştiren etki yalnız açıklığın küçülmesi değil, axın yolunun yeniden düzenlenmesidir.

Düşey açıklık büyüdükçe borunun üstündeki durğun bölgə genişlemiştir. Küresel alüminyum hissəciklərının boru altında belirgin bir boşluk bölgesi oluşturmadığı, düzensiz şekilli NSAP və WFAP hissəciklərında ise çoğu koşulda boru altında belirgin boşluk bölgeleri oluştuğu gözlenmiştir.

Sıralı və şaşırtmalı boru demetlerinin karşılaştırılması

V = 1,0D və H = 2,16D koşullarında hem sıralı hem şaşırtmalı boru demetlerinde tıxanma yaranmışdır. bununla birlikdə şaşırtmalı demetteki tıkanmış bölgə sıralı demettekinden daha dar kalmıştır.

Sıralı boru dəstəsinde SAP və WFAP hissəciklərı üçün borular arası belirgin tıxanmanın ancaq V/D ≥ 2,5 düzeyinde ortadan kalktığı bildirilmişdir. Şaşırtmalı demette ise eyni geçiş təxminən V/D = 1,5 civarında gerçekleşmiştir. Bu sonuç, şaşırtmalı yerleşimin eyni şaquli açıklıkta hissəcik yenilənməsini sıralı yerleşime görə geliştirdiğini göstərir.

Yerel istilik ötürülməsi boru çevresinde necə dağılmıştır?

Beyaz ergitilmiş alümina hissəciklərı üçün v_out = 2,18 mm/s hızında tək boru, sıralı boru dəstəsi və iki şaşırtmalı boru dəstəsi müqayisə edilmişdir. Tek boru, sıralı demet və H = 2,16D şaşırtmalı demette yerli istilik ötürülməsi əmsalsı borunun üst noktasından yan tarafına doğru yükselmiş, təxminən 90° civarında en yüksək değerine ulaşmış və borunun altına doğru yeniden azalmışdır.

Borunun yan bölgesindeki hissəcik hareketi daha güçlü olduğu üçün yüzeye temas eden sıcak hissəciklər daha hızlı uzaklaşmış və yerlerine daha soğuk hissəciklər gelmiştir. Boru üstündeki durğun bölgə və boru altındaki boşluk ise hissəcik yenilənməsini sınırlandırmıştır.

H = 0,58D şaşırtmalı demette dağılım farklılaşmıştır. Düşey boşluğun ana axın kanalına dönüşmesi, borunun üst bölgesine doğru sürekli hissəcik taşınmasını sağlamıştır. Bu nedenle üst yarıdaki istilik ötürülməsi, diğer geometrilerden daha yüksək olmuş və tepe noktası klasik tək boru dağılımından fərqli bir açısal bölgede yaranmışdır.

Toplam istilik ötürülməsi sonuçları ne göstermiştir?

V = 1,0D və 0,69–3,68 mm/s hissəcik çıxış hızları üçün ümumi istilik ötürülməsi əmsalsı bütün geometrilerde hızla birlikte artmışdır. En yüksək ümumi əmsal H = 0,58D şaşırtmalı boru dəstəsinde, en aşağı əmsal ise H = 2,16D sıralı boru dəstəsinde elde edilmiştir.

H = 2,16D şaşırtmalı demetin orta borusunda, boru üstü və altı bölgesindeki ortalama istilik ötürülməsi əmsalları eyni açıklıktaki sıralı demete görə sırasıyla yüzde 28 və yüzde 24 daha yüksək tapılmışdır. Buna rağmen tıxanma bütünüyle ortadan kalkmadığı üçün ümumi əmsal tək boru değerinin altında kalmıştır.

H = 0,58D şaşırtmalı demette boru üstü bölgesindeki ortalama əmsal sıralı demete görə yüzde 206, boru altındaki əmsal ise yüzde 50 daha yüksək tapılmışdır. Boru üstündeki üçgen durğun bölgənin tək borudakinden daha kiçik olması nedeniyle bu bölgedeki əmsal tək boruya kıyasla yüzde 85 artmışdır.

Yüzde 206'lık dəyər, bütün boru yüzeyinin və ya bütün dəyişdiriciün istilik ötürülməsinin yüzde 206 arttığı anlamına gelmemektedir. Bu nisbət yalnız tanımlanan boru üstü açısal bölgesinin sıralı boru dəstəsindeki qarşılıq gelen bölgeyle karşılaştırılmasına aittir. Bütün çevre üçün bildirilen ümumi artış tək boruya görə yüzde 8,5'tir.

Boyutsuz istilik ötürülməsi bağıntıları

Deney sonuçları Nusselt ədədi Nu və Peclet ədədi Pe kullanılarak boyutsuzlaştırılmıştır. Tədqiqatçılar aşağıdaki ümumi bağıntıyı kullanmıştır:

\[ Nu^{-1} = a + bPe^{-0,5} \]

Burada a temas istilik direnciyle ilişkili terimi, b ise hissəcik yatağına istiliknın nüfuz etmesiyle ilişkili terimi temsil eden korelasyon əmsallarıdır. Bunlar birbaşa tek başına ölçülen istilik dirençler değil, eksperimental verilere uydurulan model parametreleridir.

H = 2,16D şaşırtmalı boru dəstəsi üçün:

\[ Nu^{-1}_{H=2,16D} = \frac{k_{\mathrm{eff}}}{h_{\mathrm{total}}D} =0,0531+1,1573Pe^{-0,5}, \qquad 120 \le Pe \le 640 \]

H = 0,58D şaşırtmalı boru dəstəsi üçün:

\[ Nu^{-1}_{H=0,58D} = \frac{k_{\mathrm{eff}}}{h_{\mathrm{total}}D} =0,0416+1,0166Pe^{-0,5}, \qquad 120 \le Pe \le 640 \]

• Nu: Nusselt ədədidır və konvektif istilik ötürülməsinin iletime görə göreli gücünü temsil eder.
• Pe: Peclet ədədidır və hissəcik hareketiyle enerji taşınmasının iletimsel yayılıma görə önemini ifade eder.
• k_eff: hissəcik yatağının etkin istilik iletkenliğidir.
• h_total: çevresel ümumi istilik ötürülməsi əmsalsıdır.
• D: 38 mm çapındaki borunun çapıdır; boyutsuz hesapta metre cinsinden kullanılmalıdır.

Uyumların R² değerlerinin 0,99'dan böyük olduğu bildirilmişdir. Bu yüksək uyum, bağıntıların incelenen Pe = 120–640 aralığındaki təcrübə verilerini iyi temsil ettiğini gösterir. ancaq bağıntıların bu aralığın, hissəcik malzemesinin və təcrübə geometrisinin dışına birbaşa taşınabileceğini kanıtlamaz.

Dar aralıqlı şaşırtmalı demetin a əmsalsı sıralı demete görə yüzde 26, b əmsalsı ise yüzde 18 daha düşüktür. Tədqiqatçılar bunu boru üstü və altındaki hissəcik yenilənməsinin artması, tıkanmış bölgenin ortadan kalkması və hissəciklərın oluşturduğu termal tabakanın sürekli yenilenmesiyle ilişkilendirmiştir.

Grafikler və görseller hansı mekanizmayı dəstəkləyir?

Uzun pozlamalı görüntülerde hareket eden hissəciklər çizgisel və bulanık, tıkanmış hissəciklər ise belirgin dokulu görünmektedir. H = 2,16D və kiçik V/D değerlerinde borular arasındaki açık dokulu bölgə, hissəciklərın burada uzun süre kaldığını göstərir. H = 0,58D görüntülerinde ise çizgisel axın izleri şaquli boşluk boyunca devam etmektedir.

Üyelik farkı grafiklerinde sıralı demete ait eğriler kiçik şaquli açıklıklarda en yüksək ΔG değerlerine sahiptir. Geniş aralıqlı şaşırtmalı demetin eğrisi V/D = 1,5 civarında eşik düzeyine yaklaşırken dar aralıqlı şaşırtmalı demetin değerleri incelenen bütün aralıqta sıfıra yakın kalmaktadır. Bu eğilim, dar aralıqlı geometride iki karakteristik bölgenin sürekli axın bakımından birbirine benzediğini dəstəkləyir.

Yerel istilik ötürülməsi grafikleri, axın görüntüleriyle birbaşa örtüşmektedir. Tıkanmış bölgelerin bulunduğu açısal konumlarda əmsal düşerken aktif axın kanalına temas eden yüzeylerde əmsal yükselmektedir. Böylece tədqiqat yalnız geometrik bir korelasyon göstermemekte; axın görüntüsü, yerli istilik akistilik və ümumi istilik ötürülməsi arasında mekanistik bir keçid kurmaktadır.

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

• Boru aralıqları, sıx hissəciklı hərəkətli yataqlarda tıxanma və hissəcik yenilənməsini birbaşa değiştirmektedir.
• Şaşırtmalı düzen, eyni geniş üfüqi açıklığa sahip sıralı düzene görə borular arasındaki tıkanmış bölgeyi küçültmektedir.
• İncelenen sistemde H = 0,58D üfüqi açıklık, şaquli boşluğu tıxanma bölgesinden ana axın kanalına dönüştürmüştür.
• Parçacık yenilenmesinin artması xüsusilə borunun üst və alt bölgelerindeki yerli istilik ötürülməsini geliştirmiştir.
• Dar üfüqi açıklıklı şaşırtmalı düzen, ağ əridilmiş alümina təcrübəlerinde tək borudan yüzde 8,5 daha yüksək ümumi istilik ötürülməsi əmsalsı sağlamıştır.
• Akış yapistilik ilə istilik ötürülməsi arasındaki ilişki, yerli ölçümler və boyutsuz korelasyonlarla birlikte göstərilmişdir.

Çalışmanın kanıtlamadığı sonuçlar

• H = 0,58D değerinin bütün hissəciklər, boru çapları və endüstriyel dəyişdiriciler üçün evrensel optimum olduğunu sübut etmir.
• Küresel və sferik olmayan alüminyum hissəciklərı üçün birbaşa istilik ötürülməsi müqayisəsı sunmamaktadır; bu hissəciklər esas olarak axın vizuallaşdırılmasısinde istifadə edilmişdir.
• Tam ölçekli günəş enerjisi, tullantı istilik geri kazanımı və ya endüstriyel tesis başaristilik göstermemektedir.
• Uzun süreli termal çevrim, aşınma, boru erozyonu, hissəcik kırılması və ya bakım ihtiyacını qiymətləndirməmektedir.
• Boru içindeki tədqiqat axınkanının sistem düzeyindeki təzyiq itkisinı və ya dəyişdiriciün ümumi enerji verimini incelememektedir.
• Preprint olması nedeniyle bulgular hakemli bilimsel uzlaşı olarak değerlendirilmemelidir.

Tədqiqatın güclü tərəfləri

• Üç fərqli şəkil və boyut dağılımına sahip hissəcik ortamının axın davranışını müqayisəsı.
• Düşey açıklığı yedi düzeyde və üfüqi açıklığı iki belirgin düzeyde incelemesi.
• Uzun pozlamalı görüntüleri nicel kenar və üyelik analiziyle birleştirmesi.
• Tek boru, sıralı boru dəstəsi və iki şaşırtmalı geometriyi eyni təcrübə altyapistiliknda müqayisəsı.
• Boru çevresindeki yerli istilik ötürülməsini açısal olarak ölçmesi.
• Akış yapistilik, yerli əmsal, ümumi əmsal və istilik dirençle ilişkili korelasyon parametreleri arasında tutarlı bir keçid kurması.
• ölçmə belirsizliklerini raporlaması.

Çalışmanın məhdudiyyətləri

• Çalışma hakem qiymətləndirməsinden geçmemiş bir preprinttir.
• Isı transferi təcrübəleri yalnız ağ əridilmiş alümina hissəciklərıyla gerçekleştirilmiştir.
• Əsas geometri müqayisəsı V = 1,0D və tek bir 38 mm boru diametrina odaklanmaktadır.
• yalnız iki üfüqi açıklık araşdırılmışdır; real optimumun bu iki noktanın arasında və ya dışında olup olmadığı belirlenmemiştir.
• Boru duvarı yalnız 160 °C təcrübə koşulunda tutulmuştur.
• Deney tekrarlarının sayistilik bildirilmemiştir.
• Gruplar arasındaki farklar üçün p değeri, güven aralığı və ya ayrı bir hipotez testi raporlanmamıştır.
• Akış görüntüsü doğrulamasında sayısal hata metriği verilmemiştir.
• Ham veriler ek dosya olarak paylaşılmamış, talep üzerine sağlanacağı belirtilmiştir.
• Tam ölçekli endüstriyel işletme, uzun dönem dayanım və ekonomik analiz yapılmamıştır.

Teknoloji və enerji sistemleri açistilikndan olası anlamı

Çalışma, yüksək temperaturlı termal enerji saxlanması və tullantı istilik geri kazanımı üçün geliştirilen hissəcik tabanlı dəyişdiricilerde boruların yalnız mümkün olduğunca sık yerleştirilmemesi gerektiğini göstərir. Tasarımın, hissəciklərın boru yüzeyini ne ölçüde yenileyebildiğini dikkate alması gerekir.

İncelenen geometride üfüqi açıklığın küçültülmesi, şaşırtmalı düzen sayesinde hem daha kompakt bir boru yerleşimi hem de daha güçlü bir axın kanalı yaratmışdır. Bu bulgu gelecekteki dəyişdirici tasarımlarında boru sayistilik, səth alanı və hissəcik axın sürekliliği arasındaki dengenin birlikte optimize edilmesine yardımcı olabilir.

ancaq tədqiqat real bir sanayi tesisinde enerji tasarrufu, ekonomik geri ödeme və ya işletme güvenilirliği göstermemektedir. Bulgular laboratuvar ölçeğindeki geometrik tasarım rehberi olarak qiymətləndirilməlidir.

Tədqiqatın metodu və nəticələri

Əsas eksperimental bulgular

1. H = 2,16D və V = 1,0D: Üç hissəcik ortamında da şaquli boru boşluğunda belirgin tıxanma yaranmışdır.
2. H = 2,16D və V/D < 1,5: Şaşırtmalı boru dəstəsinde tıxanma bölgesi devam etmiştir.
3. H = 2,16D və V/D ≥ 1,5: Karakteristik bölgələr arasındaki üyelik farkı küçülmüş və belirgin tıxanma böyük ölçüde ortadan kalkmıştır.
4. H = 0,58D: İncelenen bütün şaquli açıklıklarda şaquli boşluk ana hissəcik axın kanalı olarak davranmıştır.
5. Sıralı boru dəstəsi: SAP və WFAP üçün belirgin tıxanmanın ortadan kalkması V/D ≥ 2,5 düzeyini gerektirmiştir.
6. Şaşırtmalı H = 2,16D: Boru üstü və altı istilik ötürülməsi sıralı demete görə sırasıyla yüzde 28 və yüzde 24 artmış, ancaq ümumi əmsal tək borudan yüzde 8,7 aşağı kalmıştır.
7. Şaşırtmalı H = 0,58D: Boru üstü və altı əmsalları sıralı demete görə yüzde 206 və yüzde 50 artmışdır.
8. Toplam performans: H = 0,58D şaşırtmalı demetin ümumi istilik ötürülməsi əmsalsı tək borudan yüzde 8,5 daha yüksək tapılmışdır.
9. Isıl direnç korelasyonu: Dar aralıqlı şaşırtmalı düzenin temas və nüfuz direnciyle ilişkili əmsalları sıralı demete görə yüzde 26 və yüzde 18 azalmışdır.

Akış və istilik ötürülməsi arasındaki niyə-sonuç zinciri

1. Boru aralığı, hissəciklərın borular arasında köprü və ya kilitlenmiş yapı oluşturup oluşturamayacağını belirlemiştir.
2. Kilitlenme oluştuğunda boru yüzeyine yakın hissəciklərın hareketi və yenilenmesi azalmışdır.
3. Yüzeyde uzun süre kalan hissəciklər istilikndıkça boru ilə hissəcik arasındaki etkin temperatur farkı və istilik transfer sürəti düşmüştür.
4. Dar üfüqi açıklıklı şaşırtmalı geometri, kilitlenmiş bölgeyi sürekli axın kanalına dönüştürmüştür.
5. Sürekli hissəcik yenilənməsi boru üstü və altındaki yerli əmsalları yükseltmiş, çevresel ümumi əmsalyı tək boru değerinin üzerine çıkarmıştır.

Mənbə və metod qeydi

Çalışmanın tam orijinal adı: Experimental investigation of tube spacing effects on dense particle flow and heat transfer in staggered tube-bank heat exchangers

PDF'deki yazar sıralaması: Xing Tian; Yang Zhao; Zhimen Wang; Menghao Jia; Jian Yang; Saranmanduh Borjigin; Hexi Baoyin.

Yazar adı doğrulama notu: Üçüncü yazar yüklenen PDF'de “Zhimen Wang”, SSRN kaydında “Zhimin Wang” olarak görünmektedir. Bu içerikte PDF'deki yazım qorunmuşdur. Yayımdan önce doğru ad yazımının yazar və ya kurum üzerinden teyit edilmesi önerilir.

Eş birinci yazar: PDF'de eş katkı və ya eş birinci yazarlık bilgisi belirtilmemiştir.

Sorumlu yazar: Xing Tian, tianxing@imut.edu.cn.

Kurumsal bağlantılar:

1. College of Energy and Power Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot, Inner Mongolia 010051, China.
2. Key Laboratory of Wind and Solar Energy Utilization Technology, Ministry of Education, China.
3. Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering, Ministry of Education, School of Energy and Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710049, China.
4. School of Aerospace Engineering, Tsinghua University, Beijing 100080, China.

Yazar-kurum eşleşmesi: Xing Tian: 1 və 2; Yang Zhao: 1; Zhimen Wang: 1 və 2; Menghao Jia: 1; Jian Yang: 3; Saranmanduh Borjigin: 1 və 2; Hexi Baoyin: 1 və 4.

DOI:10.2139/ssrn.6945144. Bu DOI, SSRN preprint kaydına aittir; nihai bir dergi DOI'si değildir.

Yayın platformu: SSRN.

rəsmi kaynak bağlantistilik:SSRN rəsmi tədqiqat sayfası.

Hedeflenen dergi: PDF'nin başlığında “Manuscript for Applied Thermal Engineering” ifadesi yer almaktadır. bununla birlikdə dergi kabulü, cilt-sayı bilgisi və ya Applied Thermal Engineering üzerinde yayımlanmış bir sürüm doğrulanamamıştır.

Özgün yayınevi/platforma işletmecisi: Preprint SSRN üzerinde yayımlanmıştır; SSRN platformu Elsevier tarafından işletilmektedir. Hakemli nihai dergi yayınevi bu sürüm üzerinden doğrulanamamıştır.

Yayın tarihi: SSRN kaydında 15 Haziran 2026.

Kaynak türü: Deneysel araştırma preprinti.

Rəyçilik vəziyyəti: Bu tədqiqat rəyçilikdən keçməmişdir. PDF'nin her sayfasında “This preprint research paper has not been peer reviewed” uyaristilik mövcuddur.

maraqlar toqquşması: Yazarlar, tədqiqatyı etkileyebilecek bilinen bir mali çıkar və ya kişisel ilişki bulunmadığını beyan etmiştir.

məlumat əlçatanlığı: Verilerin talep üzerine sağlanacağı belirtilmiştir.

maliyyələşmə: Çalışma; Inner Mongolia Autonomous Region Natural Science Foundation Project, 2024 Inner Mongolia Autonomous Region-Level Scientific Research Support Program for Recruited Talents və bölgedeki üniversitelere yönelik əsas bilimsel araştırma giderleri programı tarafından desteklenmiştir.

Yöntemsel kapsam: Çalışma üç hissəcik ortamıyla yürütülen laboratuvar ölçekli axın vizuallaşdırılmasısine və ağ əridilmiş alümina hissəciklərıyla yapılan istilik ötürülməsi təcrübəlerine əsaslanır. Çalışma tam ölçekli endüstriyel dəyişdirici, uzun dönem işletme və ya saha uygulaması kanıtı sunmamaktadır.

İçerik hazırlama yöntemi: Bu Türkçe açıklama yüklenen PDF'nin metni, formülleri, tabloları, təcrübə düzeneği çizimleri, uzun pozlamalı hissəcik görüntüleri və istilik ötürülməsi grafikleri incelenerek hazırlanmıştır. PDF'de bulunmayan bilimsel bulgular eklenmemiştir. Dış doğrulama yalnız DOI, SSRN yayın tarihi, platforma kaydı və kaynak kimliği üçün istifadə edilmişdir.

Əsas sınırlılıklar: Hakem qiymətləndirməsinin bulunmaması; istilik ötürülməsinin yalnız WFAP ortamında ölçülmesi; tək boru diametri və iki üfüqi aralıq kullanılması; əsas istilik ötürülməsi müqayisəsının V = 1,0D koşuluna odaklanması; tekrar sayistiliknın belirtilmemesi; istatistiksel hipotez testi sunulmaması; uzun dönem və endüstriyel ölçek doğrulamasının yapılmaması.

Bu tədqiqat hakem qiymətləndirməsinden geçmemiş bir preprinttir; sonuçları bu sınırlılık dikkate alınarak okunmalıdır.