Turbulent convective heat transfer of nanofluid flow in a square cross-sectioned duct
Kare kesitli kanal içerisinde nanoakışkanın türbülanslı akışı ve ısı taşınımı
- Tez No: 466605
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ENGİN GEDİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Dünyada her geçen yıl enerji tüketimi artmaktadır. Sürekli gelişen teknolojiyle bu tüketim daha da artmaya devam edecektir, bu yüzden endüstrilerde enerji verimliliği ve ısı transferinin daha etkili bir şekilde yapılmasını sağlayacak çalışmalara ihtiyaç vardır. Enerji endüstrisinde kare kanallar ısı transferi işlemleri, iklimlendirme ve tesisatda sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışmada sabit ısı akısı altında (500000W/m2) bulunan kare kanalın içinden geçen türbülans akış çalışılmıştır. Karenin bir kenarı 0.01 m ve kanalın uzunluğu 1 metredir. Nümerik hesaplamalar Ansys Fluent 15.0 programı ile yapılmıştır ve bu programda hesaplamalı akışkanlar dinamiği metodu kullanılmıştır. 300 K sıcaklıktaki su, Al2O3–su ve TiO2-su nanoakışkanları hızları 1 m/s ile 8 m/s arasında değiştirilerek hesaplamalar yapılmıştır. Her bir hız değeri için, çıkış sıcaklığı ve basınçtaki düşüş programdan okunarak ısı transfer katsayısı ve Nusselt sayısı hesaplanmıştır. Al2O3 ve TiO2 nanoparçacıkları hacimsel olarak %1, %2, %3 ve %4 oranında kullanılmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel ve nümerik sonuçlarla karşılaştırılmıştır ve su için özellikle Dittus-Boelter korelasyonu ile çok yakın değerler bulunmuştur. %3 hacimsel konsantrasyonda ki Al2O3-su nanoakışkanın 4m/s ve 8 m/s arasında ki çalışma sonuçları Pak-Cho korelasyonu ile karşılaştırıldığında maksimum %4.58 hata payı olduğu görülmüştür. Buna benzer olarak 3 m/s hızda ki TiO2 nanoparçacığı kullanılan çalışma sonuçları Minea korelasyonu ile karşılaştırıldığında farklı hacimsel konsantrasyonlarda ki Nusselt sayısı hata payı %1.73 ile %8.09 arasında değişmektedir. Nümerik çalışma sonuçlarından elde edilen değerlerle çizilen grafiklerde hacimsel yüzdelik oranı %4 iken, TiO2 nanoparçacığının Al2O3 nanoparçacığından daha fazla ısı transfer katsayısına sahip olduğu görülmüştür. TiO2 nanoparçacığının hacimsel yüzdeliklerine göre kullanıldığı başka bir grafik sonucunda, ısı transfer katsayısının hacimsel yüzdelik oranı arttıkça arttığı görülmüştür. Bunların yanı sıra basınç farkı ve Darcy sürtünme katsayısı da hesaplanarak grafikleri çizilmiştir.
Özet (Çeviri)
The energy consumption in the world is increasing year after year. It will continue to increase more with developing technology therefore it is needed to study energy effiency and to improve heat transfer enhancement in industries. Square ducts are used for installations, air conditioning, heat transfer equipments in energy industries. This study includes turbulance flow through the square duct under a constant heat flux (500000W/m2). One dimension of the square is 0.01 m and the duct length is 1 meter. The numerical computations are made with Ansys Fluent 15.0 and Computational Fluid Dynamics (CFD) model is used. Water, Al2O3–water and TiO2- water nanofluids at 300K are used at velocities from 1m/s to 8m/s. For 1,2,3,4,5,6,7 and 8m/s, the outlet temperature and pressure drop are read via the program. Hence, heat transfer coefficient and Nusselt numbers can be calculated. Al2O3 and TiO2 nanoparticles are used in the range of 1%, 2%, 3% and 4% as volume fractions. The results are compared with experimental datas and numerical investigations in the literature and close agreement is observed especially considering Dittus and Boelter correlation for water. There is maximum 4.58% discrepancy at Nusselt number between Pak-Cho correlation and the study results for 3% Al2O3-water nanofluid after velocity of 4 m/s. Moreover, the discrepancy at Nusselt number varies between 1.73% and 8.09% when TiO2 nanoparticle of 3 m/s is used according to Minea correlation. As a result of obtained graphs, TiO2 nanoparticle has higher heat transfer coefficient values than Al2O3 nanoparticle when compared with 4% volume fraction graphs. Additionally, the effect of volume fraction on the heat transfer coefficient of TiO2 nanofluid is investigated and proved that nanofluid heat transfer coefficient rises when the volume fraction of nanoparticle increases. Besides, dimensionless pressure drop and Darcy friction factor are computed and their graphs are showed.
Benzer Tezler
- Sabit manyetik alan etkisi altında dairesel kesitli kanal içerisinde akan ferro nanoakışkanın akış ve ısı transferi karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of flow and heat transfer characteristics of ferro nanofluid flowing in a circular sectional channel under the effect of constant magnetic field
EDİP TAŞKESEN
Doktora
Türkçe
2021
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN GEDİK
- Isı değiştiricilerde ısı aktarımının nanoakışkanlar kullanılarak arttırılması
Enhancement of heat transfer by using nanofluids in heat exchangers
KORAY KARABULUT
Doktora
Türkçe
2015
EnerjiCumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAN BUYRUK
DOÇ. DR. KERİM YAPICI
- Numerical prediction of forced convection and pressure drop characteristics for turbulent flow of Al2O3/water nanofluid in a circular pipe
Dairesel boru içindeki Al2O3/su nanoakışkanının türbülanslı akış ve ısı transfer karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi
DENİZ FİLİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM KUNT ATALIK
- İşlemci soğutucu tasarımı ve analizi
Processor coolant design and analysis
EZGİ YAPICI ÖZDİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ YURDDAŞ
- Numerical analysis of turbulent flow and heat transfer with nanofluid in elliptical cross-sectioned duct
Eliptik kesitli bir kanal içerisindeki ısı transferinin türbülanslı koşullar altında ve nano-akışkan kullanımıyla beraber sayısal olarak incelenmesi
KAĞAN PENEKLİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVZAT ONUR