Heat transfer and flow behavior of carbon based nanofluids
Karbon tabanlı nanoakışkanların ısı transferi ve akış davranışı
- Tez No: 627231
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ERTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Termodinamik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Grafen-su nanoakışkanlarının ısıl ve reolojik davranışları deneysel olarak incelendi. %0.025 ile %2.0 parçacık kütle konsantrasyonuna sahip nanoakışkanlar yüzey aktif madde olarak PVP kullanılarak ve ultrasonik olarak karıştırılarak üretildi. Morfolojik, malzeme ve stabilite karakterizasyonu STEM görüntüleme, Raman spektroskopisi ve zeta potansiyel ölçümleri ile uygulandı. Hazırlanan örneklerin reolojik davranışı farklı sıcaklık ve kesme hızlarında analiz edildi. Maksimum viskozite artışı, %2.0'lık konsantrasyona sahip örnek için 25 oC'de %45 olarak gözlemlendi. Bağıl viskozite, baz akışkandaki viskozite değişiminden dolayı sıcaklıkla azalan mutlak viskozitenin aksine sıcaklık ile değişmemektedir. Ayrıca, bağıl viskozite düşük konsantrasyonlarda tüm kesme hızları için neredeyse sabittir ve %1.0'ın üzerindeki kütle konsantrasyonları için artan kesme hızlarıyla azalır. Bu yüzden grafen-su nano akışkanları %1.0'in altındaki parçacık kütle konsantrasyonlarında Newtonyan davranış, daha yüksek konsantrasyonlarda ise kesme incelmesi davranışı sergiler. 40oC ve %1.0 parçacık kütle konsantrasyonu üzerinde kesme hızları aynı hız aralığında arttırıldıgında ve azaltıldığında histerezis gözlemlenir. Isıl iletkenlik artan konsantrasyonla artar ve maksimum artış %2 kütle konsantrasyonu için %96 olarak gözlemlenmiştir. Grafen-su nanoakışkanlarının taşınımsal ısı transferi %0.025, %0.1 ve %0.2 kütle konsantrasyonlarında 1400'ten 4000'e kadar olan Reynolds sayılarında araştırılmıştır. %0.1 ve \%0.2 kütle konsantrasyonlarındaki nanoakışkanlar için türbülansa geçişin daha düşük Reynolds sayılarında olduğu gözlemlenmiştir. Maksimum ısı transferi artışı %2'lik nanoakışkan için 3950 Reynolds sayısında %36 olarak ölçülmüştür. Ayrıca, basınç düşüşü ve sürtünme katsayısı için ölçümler yapılmıştır. Maksimum basınç düşüşü artışı geçiş bölgesinde %30 olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Thermal and rheological behaviors of the graphene-water nanofluids are investigated experimentally. Nanofluids with particle mass fraction from 0.025 to 2.0% are prepared by using PVP as surface active material and ultrasonication. Morphological, material and stability characterization are carried out by STEM imaging, Raman spectroscopy, and zeta potential measurements. Rheological behavior of the prepared samples is analyzed at different temperatures and shear rates. Maximum viscosity increase is observed to be 45% for the 2.0% mass concentration at 25oC. The relative viscosity does not change with temperature, unlike the absolute viscosity that decreases with temperature due to the viscosity change of the base fluid. Moreover, the relative viscosity is nearly constant at low concentrations for all shear rates, and it decreases with increasing shear rate for the mass fractions higher than 1.0%. Hence, graphene-water nanofluids exhibit Newtonian behavior for particle mass fractions below 1.0% and shear thinning behavior at higher concentrations. Hysteresis is observed when increasing and reducing the shear rates within the same speed ranges for the samples higher than 1% particle mass fraction and above 40oC. Thermal conductivity is enhanced with increasing concentration and maximum augmentation is observed to be 96% for a mass fraction of 2.0%. Forced convection is investigated for graphene-water nanofluids of 0.025, 0.1 and 0.2% mass fractions at a Reynolds numbers from 1400 to 4000. Transition to turbulence is observed at lower Reynolds numbers for 0.1 and 0.2% concentrations. Maximum heat transfer enhancement is measured as 36% for 0.2% nanofluid for a Reynolds number of 3950. Besides, pressure drop and friction factor measurements are carried out. Maximum pressure loss is observed to increase 30% at transition region.
Benzer Tezler
- Karbon tabanlı nanoakışkanların hava soğutmalı çapraz akışlı mikrokanallı ısı değiştiricisindeki ısı aktarım performanslarının deneysel incelenmesi.
Experimental investigation of heat transfer performance of carbon based nanofluids in air cooled cross flow microchannel heat exchanger
ÖZGE ÖSTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KERİM YAPICI
- Newton kuralına uyan taban akışkanları içerisine dağıtılmış olan nanoparçacıkların reolojisi, ısıl iletkenliği ve kararlılığı
Rheology,thermal conductivity and stability of nanoparticles dispersed in Newtonian based fluids
NACİYE İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KERİM YAPICI
- Karbon nanotüp tabanlı nanoakışkanların mikro kanallı ısı değiştiricilerinde kullanımının deneysel çalışması: Güneş uygulamaları
Experimental study of heat exchange in microchannels using carbon nanotube based nanofluids: Solar application
SELİM AHLATLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiDumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NİMETİ DÖNER
PROF. DR. THIERRY MARE
- Nanoakışkanlar ile yüksek verimli radyatör soğutmanın sayısal incelenmesi
Numerical investigation of high efficiency radiator cooling with nanofluids
ERSİN AŞKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF BEGÜM ELÇİOĞLU
- Biyokütle ve kömür birlikte yakma sistemlerinde sinerji araştırması
Synergy research in biomass and coal cofiring systems
SİNEM ÖZSOY AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN