Hibrit nanoakışkan içeren kare şeklindeki kapalı bir ortamda doğal taşınımla ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of natural convention heat transfer in a square closed enclosure containing hybrid nanofluid
- Tez No: 655022
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ENGİN GEDİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Enerji, Enerji tasarrufu, Energy, Energy saving
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, tekil (Al2O3/su) ve hibrit (Al2O3-SiO2/su) nanoakışkanları ile doldurulan kare şeklindeki kapalı bir ortamda doğal taşınımla ısı transferi olayı sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal hesaplamalar nanoakışkanların tek faz (homojen) yaklaşımı ile sonlu elamanlar yöntemine dayalı çözümleme yapabilen COMSOL MULTIPHYSICS programında gerçekleştirilmiştir. Kapalı ortamın sol ve sağ dikey duvarları sırasıyla sıcak (Th) ve soğuk (Tc) olacak şekilde sabit sıcaklıkta tutulurken yatay alt ve üst duvarları adyabatik olarak kabul edilmiştir. Çalışmada Rayleigh sayısının (103 ≤ Ra ≤ 106), nanopartikül hacimsel konsantrasyon oranının (0.00 ≤ φ ≤ 0.04) tekil ve hibrit nanoakışkan kullanımının doğal taşınım ısı transferi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sayısal çalışmadan elde edilen sonuçlar ilgili parametreler dikkate alınarak akım çizgileri, izoterm, ortalama ve yerel Nusselt sayılarının değişimleri grafiksel olarak sunulmuş ve detaylı bir şekilde irdelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; tüm Rayleigh sayısı değerlerinde nanopartikül hacimsel konsantrasyon oranının artışı ısı transferini arttırmaktadır. Rayleigh sayısının artması durumunda hem Al2O3/su nanoakışkanı hemde Al2O3-SiO2 /su hibrit nanoakışkanı için yerel Nusselt sayılarının arttığı görülmüştür. Nu sayısındaki maksimum artış miktarı Al2O3/su ve Al2O3-SiO2 /su nanoakışkanları için sırasıyla %17,39 ve %7,2 olarak elde edilmiştir. Bu oranlar nanopartikül hacimsel konsantrasyon oranının sırasıyla %2,0 ve %4,0 değerlerinde ve düşük Ra sayılarında (<104) gerçekleşmiştir. Düşük Rayleigh sayılarında her iki nanoakışkanda ortalama Nu sayısının artış eğiliminde olduğu bulunmuştur. Yüksek Rayleigh sayılarında ise Al2O3/su nanoakışkan kullanıldığı durumda %2 konsantrasyon değerinden sonra azalış eğiliminde iken Al2O3-SiO2 /su nanoakışkanı kullanıldığı durumda ortalama Nu sayısının devamlı artış eğiliminde olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçların literatürde yapılan benzer çalışmalar ile uyum içerisinde olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of mono (Al2O3/water) and hybrid (Al2O3-SiO2/water) nanofluids in a square cavity on natural convection have been investigated numerically. Numerical calculations were performed in COMSOL MULTIPHYSICS program, which can perform analysis based on finite element method with single phase (homogeneous) approach of nanofluids. The left and right vertical walls of the square are kept at a constant temperature such as hot (Th) and cold (Tc), respectively, while the horizontal lower and upper walls are considered adiabatic. In this study, the effects of Rayleigh number (103 ≤ Ra ≤ 106) and nanoparticle volumetric fractions ratio (0.00 ≤ φ ≤ 0.04) and hybrid nanofluid use on natural convection heat transfer were investigated. The results obtained from the numerical study were presented graphically and the changes of streamlines, isotherm, average and local Nusselt numbers were presented in detail, taking into account the relevant parameters. According to the results obtained; Increasing the nanoparticle volumetric concentration ratio at all Rayleigh number values increases the heat transfer. It was seen that the local Nusselt numbers increased for both Al2O3/water nanofluid and Al2O3-SiO2/water hybrid nanofluid when the Rayleigh number increased. The maximum increase in Nu number was obtained as 17.39% and 7.2% for Al2O3/water and Al2O3-SiO2/water nanofluids, respectively. These ratios were realized at 2.0% and 4.0% values of nanoparticle volumetric concentration, respectively in low Ra numbers (<104). It has been found that the average Nu number in both nanofluids tends to increase at low Rayleigh numbers. In high Rayleigh numbers, (Al2O3/water) nanofluid tends to decrease after 2% concentration value, while hybrid (Al2O3-SiO2/water) nanofluid tends to increase continuously. It has been observed that the results obtained are in agreement with similar studies in the literature.
Benzer Tezler
- Energy analysis and entropy production of binary nanofluid flowing in elliptical dimpled tube mounted in parabolic solar collector
Eliptik çukurlu yüzeye sahip alıcı tüplü parabolik güneş kollektörü içerisindeki hibrit nanoakışkan akışının enerji analizi ve entropi üretimi
NOOR ADIL MOHAMMED MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAMİL ARSLAN
- Numerical investigation of micro- and nanoparticle behaviour in fluid flow and heat transfer
Mikro ve nanotaneciklerin ısı geçişi ve akışkan akışı içindeki davranışının sayısal olarak incelenmesi
OKTAY ÇİÇEK
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ
- Preparation and characterization of aluminium oxide nanofluids, polyurethane nanocapsules nanofluids and hybrid nanofluids
Alümı̇nyum oksı̇t nanoakışkanların, polı̇üretan nanokapsüllü nanoakışkanların ve hı̇brı̇t nanoakışkanların hazırlanması ve karakterı̇zasyonu
ALI RAHMAN ALI ALBURGHEEF
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMAHAT DORUK
- Otomobil soğutma sisteminde hibrit nanoakışkan kullanımı
Utilization of hybrid nanofluid on automobile cooling system
DORUK KOÇAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEYTULLAH ERDOĞAN
- Investigation of thermohydraulic performance with the use of graphene-iron oxide nanoparticles incorporated pure water-ethylene glycol based hybrid nanofluid and modified helical inserts in a heat exchanger tube
Bır ısı değıştiricisi borusunda grafen-demir oksit nanopartikülleri ile oluşturulan saf su-etilen glikol bazlı hibrit nanoakışkan ve modifiye edilmiş helisel iç eleman kullanılmasıyla termohıdrolik performansın incelenmesi
ONUR METİN MERTASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ORHAN KEKLİKCİOĞLU