Çeşitli kesit alanlı kanalların minimum entropi üretimine göre optimizasyonu

Optimization of ducts of arbitrary cross-sections for minimum entropy generation

Özet

Enerji üretiminde ve kullanımında da genel prensip, termodinamik kurallardan bildiğimiz gibi, bir işlem esnasında mümkün olan en az entropi üretmektir. Isı eşanjörlerinde entropi üretimi akıştan dolayı meydana gelen basınç kaybı dolayısıyla üretilen entropidir. Akışkan hızı yüksek ise basınç kaybı da yüksek, dolayısıyla bundan dolayı üretilen entropi de yüksektir. Ancak yüksek hızlarda ısı transferi katsayısı da yüksek olacağından entropi üretimini azaltmaktadır. Bu durum da bize belirli bir hızda veya sıcaklık farkında minimum entropi üretileceğini göstermektedir. Bu çalışmada çeşitli kesit alanlı kanallar için minimum entropi üretimini sağlayan sıcaklık farkı ve bunu sağlayan optimum geometri araştırılmıştır.

Abstract

The efficient energy production and usage can be achieved via generating minimum possible entropy by the general principals of thermodynamics. In heat exchangers, entropy is generated due to pressure losses inflow. Hence, the higher the speed of the flow, the higher is the entropy generation due to higher pressure losses. On the contrary, the heat transfer coefficient is higher in case of higher velocities which leads to a less temperature difference to transfer a given amount of heat, which in turn means less entropy generation. As a result, there should be an optimum velocity or temperature difference which allows minimum entropy generation. In this study, optimum temperature differences that allow minimum entropy generation and corresponding optimum geometries for ducts of arbitrary cross-sections are investigated.