Geri Dön

Numerical investigation of a magnetic refrigeration system for near-room temperature applications

Oda sıcaklığı civarındaki uygulamalar için manyetik soğutma sisteminin sayısal incelenmesi

  1. Tez No: 557687
  2. Yazar: TUNAHAN AKIŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET AKİF EZAN, DOÇ. DR. ORHAN EKREN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 63

Özet

Bu tez çalışmasında, manyetokalorik etki ve manyetokalorik rejeneratörün mühendislik uygulamaları sayısal olarak irdelenmiştir. Silindirik ve paralel plaka olarak isimlendirilen iki farklı rejeneratör tipi irdelenmiştir. Bu yapılar, çoğunlukla manyetik soğutma teknolojisinde manyetokalorik malzeme olarak kullanılan Gadolinium elementi ile oluşturulmuştur. Paralel plaka rejeneratör birbirlerine paralel olarak düzenlenmiş Gadolinyum plakalarını içermektedir. Silindirik rejeneratör ise silindir olarak şekillendirilmiş Gadolinyum ile oluşturulmuştur. Manyetokalorik etki (MKE) Weiss ortalama alan teorisi ile hesaplanmıştır. Ayrıca MKE karakteristikleri alternatif bir metod olan ortalama alan yaklaşımı ile irdelenmiştir. Süreklilik ve korunum denklemleri SIMPLE algoritması ile çözümlenmiştir. Temel olarak, döngü süresi, piston hızı, basınç farkı değeri, düzeltme faktörü ve tasarım oranı parametreleri nümerik irdeleme için seçilmiştir. Elde edilen bulgularda, öncelikle MKE literatür ile doğrulanmıştır. Sırasıyla, paralel plaka ve silindirik rejeneratör için maksimum sıcaklık düşümleri 0,15 cm/s piston hızında 9,9 K ve 1,2 s döngü süresi için 8,28 K olarak tespit edilmiştir. Öte yandan, silindirik rejeneratördeki yapısal irdeleme rejeneratör performansını iyileştirmiş ve daha küçük Gadolinyum çapları, 1,2 s döngü süresi ve 40 mm Gadolinyum yarıçapı için 8,85 K sıcaklık düşümü sağlamıştır. En önemli bulgu ise, artan döngü süreleri ve ısı transfer akışkanı hızının, rejeneratör performasını olumsuz yönde etkilediğinin gözlenmesidir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, the magnetocaloric effect and engineering applications of magnetocaloric regenerator are examined numerically. Two different types of regenerators, namely, cylindrical and parallel plate regenerators, are considered. Each of them made of Gadolinium element, which is commonly used in magnetic cooling technology as a magnetocaloric material. Parallel plate regenerator consists of Gadolinium plates arranged parallel to each other. The cylindrical regenerator contains cylindrically shaped Gadolinium. Heat transfer fluid is driven with pistons in parallel plate regenerator, but cylindrical regenerator is using pumps for driving heat transfer fluid. Magnetocaloric effect (MCE) was obtained by Weiss's mean field theory, and also dimensionless MCE characteristics are determined with an alternative method, namely mean-field approximation. SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations) algorithm was used for the solution of continuity and conservation equations. Basically, the cycle duration, piston velocity, pressure difference value, utilization factor, and design ratio are selected parameters, and the most suitable operating conditions within these parameters are determined. MCE characteristics are obtained coherently with literature. The maximum temperature span is observed as 9.9 K for piston velocity 0.15 cm/s and 8.28 K for 1.2 s cycle duration for parallel plate regenerator and cylindrical regenerator, respectively. Furthermore, structural examination at cylindrical regenerator shows that smaller Gadolinium diameter increases maximum temperature span and temperature span is calculated as 8.85 K for 1.2 s cycle duration and 40 mm Gadolinium radius. In conclusion, the most important result is increasing cycle durations, and heat transfer fluid velocity has a negative effect on regenerator performance.

Benzer Tezler

  1. Numerical investigation of the impact of applied magnetic fields with varied intensities at different locations on ferronanofluid flow in a smooth pipe

    Farklı lokasyonlarda değişken yoğunluklara sahip manyetik alanların pürüzsüz bir borudaki ferronanoakışkan akışı üzerindeki etkisinin sayısal olarak incelenmesi

    HANI MOHAMAD HAMIDO

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KAMİL ARSLAN

  2. İyonık sıvı bazlı nanoakışkanların (İyonanoakışkan) manyeik alan altındaki akış ve ısı transferi davranışlarının sayısal olarak incelenmesi

    Numerical investigation of flow and heat transfer behaviors of ionic liquid based nanofluids (Ionanofluids) under magnetic field

    ENES ŞAKİRALİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ENGİN GEDİK

  3. Manyetohidrodinamik (MHD) etkisinde bir mikrokanal içerisindeki hibrit nanoakışkanın akış ve ısıl karakteristiklerinin sayısal olarak incelenmesi

    Numerical investigation of flow and thermal characteristics of a hybrid nanofluid in a microchannel under manyetohydrodynamic (MHD) effect

    HAKAN TÜRKER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ELİF ÖĞÜT

  4. Farklı dalga tiplerinde alternatif manyetik alan etkisi altında dairesel kesitli kanal içerisindeki hibrit nanoakışkanın akış ve ısı transferi karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

    Experimental and numerical investigation of flow and heat transfer characteristics of hybrid nanofluid in a cylindrical cross-sectioned channel under the effect of different waveform types of alternating magnetic field

    MUTLU TEKİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KAMİL ARSLAN

  5. 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

    Türkçe

    2021

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ENGİN GEDİK