Çift borulu ısı değiştiricilerde iki boru arasından laminer rejimde akan pseudoplastik akışkanlıkların ısı ve momentum aktrımının incelenmesi

Gıdaların işlenmelerinin çeşitli aşamalarında pastörizasyon, sterilizasyon, soğutma ve konsantre etme gibi ısıl işlemler geniş çapta uygulanmaktadır. Akışkan gıdalarda ısıl işlemler genellikle sürekli çalıştırılabilen ısı değiştiricilerinde uygulanmaktadır. Isı değiştirici boyunca gıdanın fiziksel ve ısıl özellikleri, özellikle kıvamlılığı değiştiğinden bu özelliklerin değişimine bağlı olarak ısı ve momentum aktarımı da değişmektedir. Bu çalışmada çift borulu ısı değiştiricilerinde iki boru arasında laminer rejimde akan pseudoplastik akışkanların ısı ve momentum aktarımını inceleyerek ısı değiştiricilerin boyutlandırılması için kullanılabilir bir korelasyon geliştirmek ve var olan yöntemleri sınamak amaçlanmıştır. Bunun için bir bilgisayar programı geliştirilmiş, programın basınç düşmesi öngörülen Newton akışkanı olan su doğrulandıktan sonra deneysel doğrulama yapmak üzere çift borulu ısı değiştiricisinde veriler alınmıştır. Denemelerde karbosimetilselüloz'un (CMC) % 1 ve % 2lik sulu çözeltileri ve melas kullanılmıştır. Basınç düşmesi denemeleri değişik sıcaklıklara getirilen çözeltilerin çift borulu ısı değiştiricisinden geçmesi ile yapılmıştır. Denemeler Re sayısının 6.8*10-4-3.2 değerleri arasında gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları literatürden bulunan ve eş sıcaklıkta basınç düşmesini öngören denklemlerle karşılaştırılmıştır. Isıtma denemeleri aynı ısı değiştiricisinde, ısıtma ortamı olarak sıcak su kullanılarak Gz sayısının 0.28-21.74 değerleri arasında gerçekleştirilmiştir. Program değişik Gz sayıları için (0.2<Gz<142.7) ve yarıçaplar oranı için (0.1{600}K{600}09) çalıştırılmış, elde edilen sonuçlar korele edilerek aşağıdaki denklemler elde edilmiştir. Gz{600}8.16 [K - 1-K]2 - 3 için, Nu=0.322[1-K - K] [Gz1/3 81/3 (Kb - Kw)0.14]3.01K0.05 Gz>8.16[K - 1-K]2/3 için Nu=7.8(1-K)3.1+1.477 [1-K - K]0.205 [Gz1/3 81/3 (Kb - Kw)0.14] Sayısal çözüm ve denklem çözümlerinin deneysel sonuçlarla karşılaştırılması ile sayısal çözümün % 15,24, denklem ile yapılan çözümün % 10.9 ortalama mutlak hata vermiştir. Bu sonuçlardan elde edilen denklemlerin pseudoplastik akışkanların halksal boşlukta laminer rejimde akışında ısı aktarımı hesaplamalarında kullanılması mümkündür.