Nanoakışkan kullanılan ısı değiştiricilerde entropi-ekserji analizi
Entropy-exergy analysis in heat exchangers used nanofluid
- Tez No: 574331
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KORAY KARABULUT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Yapılan bu yüksek lisans tez çalışmasında, nanoakışkanların hazırlanması, uygulama alanları ve termofiziksel özelikleri hakkında bilgiler verilerek, incelenen deneysel sistemin entropi ve ekserji analizi ayrıntılı olarak araştırılmıştır. Tezdeanalizi yapılan deneysel test bölümü,iç çapları 8 mm, 12 mm, 16 mm ve 20 mm, cidar kalınlığı 2 mm ve uzunluğu 1830 mm olan dört farklı çapta ve dış yüzeyinde üniform sabit ısı akısı sınır şartı olan yatay bakır borulardan oluşmaktadır.Deneylerde, %0,01 ve %0,02 hacimsel konsantrasyonlarda grafen oksit-su (GO) nanoakışkanı kullanılırken, 0,9 l/dak., 1,2 l/dak., 1,5 l/dak. ve 1,8 l/dak. (laminerden türbülansa) olmak üzere dört farklı hacimsel debi ile çalışılmıştır. Ayrıca, çalışmada Dic=20 mm ve Dic=8 mm iç çaplı borular için kullanılan en düşük ve en yüksek ısı akısı değerleri 1811.873 W/m2 -5073.244 W/m2 olmak üzere iki farklı ısı yükü değeri (250 W ve 350 W) kullanılmıştır. İncelenen borularda meydana gelen ısı transferi (Süretim, t) ve sürtünme kaynaklı (Süretim,f) entropi üretim miktarları, tüm borular için farklı debi ve GO-Su nanoakışkanları göz önüne alınarak değerlendirilmiştir. 8 mm iç çaplı boru boyunca %0.01 konsantrasyondaki GO-Su nanoakışkınının 3623.746 W/m2 (250 W) ısı akısında entropi üretim miktarı farklı debilerde hesaplanmıştır. 1,2 l/dak hacimsel debiye sahip nanoakışkan için 0,9 l/dak hacimsel debili nanoakışkana göre entropi üretiminin %27,3 daha düşük olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, 5073W/m2 (350 W) vii ısı akısında %0,02'lik konsantrasyona sahip nanoakışkanın %0,01'lik konsantrasyondaki nanoakışkana göre entropi üretimi %3,4 azalmaktadır. Bununla birlikte, 20 mm iç çaplı boru boyunca 2536W/m2 (350 W) ısı akısında 1,2 l/dak. hacimsel debili nanoakışkan 0,9 l/dak. hacimsel debili nanoakışkana göre %5,8 daha az entropi üretirken, 1811 W/m2 (250 W) ısı akısında 1,2 l/dak. debili nanoakışkan 0,9 l/dak. debili nanoakışkana göre %10,5 daha az entropi üretmektedir. Nanoakışkanların ekserji analizleri değerlendirildiğinde, 8 mm çaplı boruda 250 W ısı yükünde, 1,8 l/dak. debili %0,01 konsantrasyonlu GO-Su nanoakışkanının, 0,9 l/dak. debili ve aynı konsantrasyonlu nanoakışkana göre %61 daha fazla çıkış ekserjisi değerine sahip olduğu tespit edilmiştir. 1,5 l/dak.' lık hacimsel debi ve %0,02 konsantrasyona sahip GO-Su nanoakışkanının ikinci yasa verimi %96 iken, %0,01 konsantrasyonlu GOSu nanoakışkanının ikinci yasa veriminin ise %93,6 olduğu saptanmıştır. Bu sonuç, nanoakışkan konsantrasyonundaki artışla artan ısı transferine bağlanabilir. 20 mm iç çaplı boru için yapılan ekserji değerlendirmelerinde ise 250 W ısı yükü ve 0.9 l/dak. debide %0,02 GO-Su nanoakışkanı için ikinci yasa verimi %85,6 iken 1.5 l/dak. debide %91,3 değerine ulaşmaktadır. Bununla birlikte, entropi üretimine paralel olarak boru çapı arttıkça ikinci yasa verimi azalmaktadır. Ayrıca, taban akışkanı olan saf suya göre ikinci yasa verimlerinin yüksek olması nanoakışkanın faydalanılabilir iş potansiyelinin daha yüksek olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this master's thesis, informations about the preparation, application areas and thermophysical properties of nanofluids were given and entropy and exergy analysis of the researched experimental system were investigated in detail. The experimental test section, which is analyzed in the thesis, consists of four different inner diameters of 8 mm, 12 mm, 16 mm and 20 mm, wall thickness of 2 mm and length of 1830 mm and horizontal copper pipes with uniform constant heat flux boundary condition on the outer surface. In the experiments, while graphene oxide (GO)-water nanofluids with 0.01% and 0.02% volumetric concentrations were used, four different volumetric flow rates (laminer to turbulance) as 0.9 l/min, 1.2 l/min, 1.5 l/min. and 1.8 l/min. were studied. Besides, two different heat load values (250 W and 350 W) were employed as 1811.873 W/m2 -5073.244 W/m2 which were used the lowest and the highest heat flux values for tubes with inner diameters of Did=20 mm and Did=8 mm in the study. The amount of entropy generation in the heat flux of 3623.746 W/m2 (250 W) of GOWater nanofluid with 0.01% concentration along the 8 mm inner diameter pipe was calculated in different flow rates.For nanofluid having a volumetric mass flow of 1.2 l /min.,it was determined that entropy generation was 27.3% lower than nanofluid with 0.9 l/min. Furthermore, nanofluid entropy generation with a concentration of 0.02% in the 5073 W/m2 (350 W) heat flux decreased by 3,4% when compared to the nanofluid concentration of 0,01%. ix However, while the nanofluid with 1,2 l/min. generates 5,8% lower entropy than nanofluid with 0,9 l/min. at the 2536 W/m2 (350 W) heat flux along the 20 mm inner diameter pipe, nanofluid with 1.2 l/min. flow rate at 1811 W/m2 (250 W) heat flux produces 10.5% less entropy according to 0.9 l / min. When evaluated the exergy analysis of nanofluids, In the 8 mm diameter pipe with 250 W heat load, it has been found that GO-Water nanofluid with a concentration of 0.01% and volumetric flow rate of 1.8 l/min. has 61% more outlet exergy value compared to 0,9 l/min. and same concentration nanofluid. The second law efficiency of GO-Water nanofluids with a volumetric flow rate of 1.5 l/min and a concentration of 0.02% was found to be 96%, while the second law efficiency of GO-Water nanofluid with 0.01% concentration was 93.6%. This result can be attributed to increased heat transfer by an increase in the concentration of nanofluid. In exergy evaluations for pipes with an internal diameter of 20 mm, while the second law efficiency at 250 W heat load and 0.9 l/min. is 85,6% for 0,02% GO-Water nanofluid, it reaches to 91,3% value at flow rate of 1,5 l/min. However, as the pipe diameter increases in parallel to entropy generation, the second law efficiency decreases. In addition, the higher efficiency of second law compared to pure water as base fluid shows that useful work potential of nanofluids is higher
Benzer Tezler
- Borulu tip ısı değiştiricilerde titanyumdioksit (TiO2) nanoakışkanı kullanılarak ısıl iletkenliğin arttırılması
Heat transfer performance enhancement by using titanium dioxide (TiO2) nanofluids in tubular heat exchanger
EMRE EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN MENLİK
- Farklı eğriliklere sahip borulardaki nanoakışkan akımında ısı transferi ve basınç kayıp karakteristiklerinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of heat transfer and pressure drop characteristics in nanofluid flow inside curved pipes having various curvatures
AYŞE SUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LÜTFÜ NAMLI
- Mikro ve mini kanallı ısı değiştiricilerde nanoakışkan kullanılmasının ısı transferi ve basınç kaybına etkisinin incelenmesi
Numerical method of thermal - hydraulic performance nanofluids in different concentrations
AHMET HAKAN TÜZÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FETHİ HALICI
- Isı eşanjörlerinde nanoakışkan olarak grafen oksit kullanımının ısıl performansa etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effect of the use of graphen oxide as nano fluid on thermal performance in heat exchangers
MUHAMMET KAHVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TARKAN KOCA
- Kompakt plakalı ısı değiştiricilerde grafen esaslı nanoakışkanların akış ve ısı transferinin hesaplamalı akışkanlar dinamiğiyle incelenmesi
Computational fluid dynamics investigation of flow and heat transfer of graphen based nano fluids in compact plate heat exchangers
EREN GÜRKAN EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ GÜREL