Batarya hücresi ön ısıtmasında nanoakışkan kullanımının ısı transfer özelliklerine ve performans etkisinin nümerik incelenmesi
Numerical investigation of the effect of nanofluid usage on heat transfer characteristics and performance in battery cell preheating
- Tez No: 1015530
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİLAL SUNGUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Samsun Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde; ısıtılan bir nanoakışkan ile 18650 tip silindirik batarya hücrelerinin soğuk ortam koşullarında (-25 °C, -15 °C, -5 °C) standart çalışma sıcaklığına (15-35 °C) hızla ulaştırılması için tasarlanan nanoakışkan temelli ısıl yönetim sisteminin performansı, ANSYS ortamında sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada baz akışkan olarak %100 Etilen Glikol (EG), %50 EG-%50 Su ve %75 EG-%25 Su karışımları; nanopartikül olarak ise CuO ve MgO kullanılmış, termofiziksel özellikler literatürden alınmıştır. Akışkan hızının ısı transferine anlamlı bir etkisi olmadığı 0,25-0,75 m/s aralığındaki testlerle tespit edilerek temel analizler sabit 1500 Reynolds (Re) sayısında gerçekleştirilmiş, ayrıca 5000 Re ve farklı partikül oranlarında ek analizler yapılmıştır. Sistemin -25 °C başlangıç sıcaklığından 20 °C'ye ulaşma süreleri kıyaslandığında; akışkansız standart durumda 702,55 saniye olan ısınma süresi, %50 EG-%50 Su baz akışkanı ile 192,79 saniyeye gerilemiştir. En hızlı ısıtma ise bu baz akışkana hacimce %5 oranında CuO ilave edildiğinde elde edilmiş ve hedef sıcaklığa ulaşma süresi 188,55 saniyeye düşerek akışkansız duruma göre yaklaşık %73'lük bir ön ısıtma iyileşmesi sağlanmıştır. Bulgular; aktif sıvı sirkülasyonlu sistemlerde doğru baz akışkan ve nanopartikül kombinasyonunun, soğuk hava şartlarında bataryaların hızlı ve güvenli bir şekilde ısıtılmasında kritik rol oynadığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the performance of a nanofluid-based thermal management system designed to rapidly heat 18650-type cylindrical battery cells from cold ambient conditions (-25 °C, -15 °C, -5 °C) to the standard operating temperature (15-35 °C) using a heated nanofluid was numerically investigated in the ANSYS environment. In the study, 100% Ethylene Glycol (EG), 50% EG-50% Water, and 75% EG-25% Water mixtures were used as the base fluid; CuO and MgO were used as nanoparticles, and their thermophysical properties were obtained from the literature. Having determined through tests in the 0.25-0.75 m/s range that fluid velocity had no significant effect on heat transfer, the main analyses were conducted at a constant Reynolds (Re) number of 1500, while additional analyses were performed at 5000 Re and varying particle volume fractions. Comparing the times required for the system to reach 20 °C from an initial temperature of -25 °C, the heating time, which was 702.55 seconds in the baseline case without fluid, decreased to 192.79 seconds with the 50% EG-50% Water base fluid. The fastest heating was achieved when 5% CuO by volume was added to this base fluid, and the time to reach the target temperature dropped to 188.55 seconds, providing a preheating improvement of approximately 73% compared to the condition without fluid. The findings indicate that the correct combination of base fluid and nanoparticles in active liquid circulation systems plays a critical role in the rapid and safe heating of batteries under cold weather conditions.
Benzer Tezler
- Termoelektrik modülün iki yönlü kullanıldığı fotovoltaik sistemlerin modellenmesi
Modeling of photovoltaic systems with bidirectional use of thermoelectric module
UĞUR YILMAZ
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜRKER FEDAİ ÇAVUŞ
PROF. DR. YAŞAR İSLAMOĞLU
- Optimized power control strategy for a proton exchange membrane fuel cell system
Proton değişim membranlı yakıt hücresi sistemi için optimize edilmiş güç kontrol stratejisi
ÖMER BURAK SARIÇAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Otomotiv Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- Yenilenebilir enerji ve biyo yakıt tabanlı yakıt hücresi sistemleri ile gemilerde hotel yükleri için enerji ve güç yönetim sistemi tasarımı
Energy and power management system design for hotel loads on ships using renewable energy and biofuel-based fuel cell systems
BATUHAN ÇAKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN PEHLİVAN
- Fuel cell and battery sizing analysis for heavy duty fuel cell trucks: Modelling, performance and aging aware evaluation
Ağır hizmet tipi yakıt hücreli kamyonlar için yakıt hücresi ve batarya boyutlandırma analizi: Modelleme, performans ve yaşlanma duyarlı değerlendirme
ELİF ILGAZ YALÇIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- PLC kontrollü batarya yönetim sistemi tasarımı
PLC controlled battery management system design
ÖNDER ORBEYİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiNecmettin Erbakan ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. MUSTAFA YAĞCI