Al2O3 – saf su ve ZnO – saf su nanoakışkanlarının farklı çaplardaki mini kanallarda akışının deneysel olarak incelenmesi
Investigation of flow of Al2O3 – deionised water and ZnO - deionised water nanofluids in different diameters
- Tez No: 665555
- Danışmanlar: PROF. DR. ADNAN TOPUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Bu çalışmada, sabit yüzey sıcaklığı sınır şartında dairesel kesitli mini kanallarda soğutucu akışkanlar olarak Al2O3 - saf su ve ZnO – saf su nanoakışkanlarının ve saf su kullanımının ısı transferi miktarlarına etkisi ve sistemde oluşturacağı basınç farkları deneysel olarak incelenip birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Elde edilen deneysel veriler MATLAB programı kullanılarak oluşturulan bir algoritmayla hesaplanmıştır. Nanoakışkanın temel taşıyıcı sıvısı olarak saf su kullanılmıştır. Nanoakışkanlar %0,5 hacimsel derişimde hazırlanmıştır. Kullanılan nanopartiküller Al2O3 (13 nm) ve ZnO (18 nm) olarak seçilmiştir. Bunlara ilaveten nanoakışkanların kararlılık sürelerini arttırmak amacıyla içerilerine belirli miktarlarda yüzey etkin maddesi olan Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) karıştırılmıştır. Deneyde kullanılan mini kanal malzemeleri olarak Stainless Steel (Paslanmaz Çelik) ve Poly Ether Ether Ketone (PEEK) seçilmiştir. Uzunluğu 20 cm olarak belirlenen mini kanalların çapları 400, 500 ve 750 μm olarak seçilmiştir. Deneyde akışkan debisi olarak 26 ve 50 mL/dk debilerinde çalışılmıştır. Nanoakışkanın mini kanala giriş sıcaklığı 45 oC olarak belirlenmiştir ve sabit yüzey sıcaklığı şartında çalışılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda mini kanal çapı daraldıkça ve ya akışkan debisi arttıkça ısı taşınım katsayısının arttığı, bununla beraber de ısı transferi miktarının arttığı görülmüştür. Ayrıca kanal malzemesi seçiminin de elde edilen ısı transferi miktarını etkilediği net olarak ortaya konulmuştur. Elde edilen ısı transferi miktarı SS malzemeden imal edilmiş mini kanallarda PEEK malzemeden imal edilmiş mini kanallara kıyasla daha yüksek bulunmuştur. Özellikle artan debiyle bu fark daha da keskinleşmiştir. Al2O3 - saf su ve ZnO - saf su nanoakışkanları, baz akışkan olan saf su ile karşılaştırıldığında, ısı transferi miktarında artış tespit edilmiştir. En yüksek ısı transferi miktarı, 500 μm çapta SS malzemeden imal edilmiş mini kanal içerisinden 50 mL/dk hacimsel debi ile akan Al2O3 – saf su nanoakışkanında görülmüştür. Bu parametrelerde elde edilen ısı transferi miktarı 65,36 W olarak hesaplanmıştır ve elde edilen bu değer saf su ile yürütülen çalışmalardan yaklaşık %15 fazla bulunmuştur. Aynı parametrelerde, Al2O3 – saf su nanoakışkanının kullanıldığı sistemde elektrik gücü sarfiyatı saf suyla yapılan deneylerden %11 fazla bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of using Al2O3 - deionised water and ZnO - deionised water nanofluids as refrigerants on the heat transfer amounts and the pressure differences that will occur in the system were experimentally examined and compared with each other in mini ducts at circular cross-section under the conditions of constant surface temperature boundaries. The obtained experimental data were calculated with an algorithm prepared by using the MATLAB program. Deionised water was used as the main carrier liquid of the nanofluid. Nanofluids were prepared at 0,5% volumetric concentration. The used nanoparticles were selected as Al2O3 (13nm) and ZnO (18nm). In addition to this, the certain amounts of Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) as a surfactant were feeded into the nanofluids in order to increase the stability time. Stainless Steel (SS) and Poly Ether Ether Ketone (PEEK) were selected as the channel materials used in the experiment. The diameters of the mini-channels, whose length was 20 cm, were determined as 400, 500 and 750 μm. In this experiment, the fluid flow rate was studied at 26 and 50 mL / min. The temperature of the nanofluidic at the beginning of the tiny channel was determined as 45 ° C and the whole studies were conducted under the constant surface temperature condition. As a result of the experiments, it was observed that both the narrowing of the diameter of the mini-channels and the increase in the fluid flow increased the heat transfer coefficient and with this, the amount of heat transfer increased. It was also clearly noted that the type of the channel material affects the amount of the resulting heat transfer. The amount of the obtained heat transfer was found to be higher in mini ducts made of SS compared to PEEK. In particular, the difference between the heat transfer stem from the material type was prominent with the increasing flow rate. When the heat transfer amounts of the three fluids were compared, the heat transfer values of Al2O3 - deionised water and ZnO - deionised water nanofluids have increased compared to the base fluid, deionised water. The highest heat transfer was observed in Al2O3 - deionised water nanofluid flowing through the SS mini channels in 500 μm diameter at 50 mL / min flow rate. The amount of heat transfer obtained in these parameters was calculated as 65.36 W and this value was found to be approximately 15% more than the studies carried out with deionised water. In the system where Al2O3 - deionised water nanofluid was used with the same parameters, the electrical power consumption was 11% higher than the experiments made with deionised water.
Benzer Tezler
- Mini kanalda nanoakışkan kullanımının ısı transferine etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of nanofluid usage on heat transfer in mini channel
UĞUR DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN TOPUZ
- Mini/mikro kanallarda nanoakışkan ile ısı transferinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of heat transfer of nanofluids flowing inside a circular mini/microchannels
BEYTULLAH ERDOĞAN
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiBülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN TOPUZ
PROF. DR. TAHSİN ENGİN
- Preparation of water-based Al2O3, ZnO and their hybrid nanofluids with different surface active agents and determination of their physical properties
Su bazlı Al2O3, ZnO ve bunların farklı yüzey aktif maddelerle hibrit nanoakışkanlarının hazırlanması ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesi
İLKER YEŞİLYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YARTAŞI
- Sodyum borhidrürden hidrojen üretimi için farklı destek malzemeleri kullanarak etkin katalizörlerin geliştirilmesi
Development of effective catalysts by using different support materials for hydrogen generation from sodium borhydride
NESLİHAN ERAT TOPRAK
Doktora
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULKADİR ÖZER
DR. GAMZE BOZKURT
- Fabrication and characterization of nanocomposite flat-sheet polymeric membranes
Polimerik nanokompozit düz plaka membranların üretimi ve karakterizasyonu
MERVE ŞİLE
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU