Nanoakışkanlar ile yüksek verimli radyatör soğutmanın sayısal incelenmesi
Numerical investigation of high efficiency radiator cooling with nanofluids
- Tez No: 823512
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ELİF BEGÜM ELÇİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Yüksek verimlilik her sektörün erişmek istediği bir başarı noktasıdır. Bu durum, günümüzde fosil enerji kaynaklarının azalmasıyla ve enerji krizi ile daha da önemli bir hale gelmektedir. Isı yönetimi günümüzün popüler konularındandır. Nükleer santral, çip endüstrisi ve otomotiv gibi verimin yüksek olması beklenen alanlarda soğutma performansının arttırılması amaçlanmaktadır. Soğutma verimini arttırmak için soğutma yüzey alanını genişletmek ve soğutucu akışkan özelliklerini iyileştirmek uygulanabilecek iki alternatif çözümdür. Soğutucuların boyutlarını büyütmek her zaman mümkün olmamaktadır, bu sebeple soğutma performansını arttırmak için yeni nesil akışkanlar (nanoakışkanlar) kullanılabilir. Geleneksel soğutma yöntemlerinde kullanılan düşük ısı iletimine sahip su, etilen glikol gibi baz akışkanlara eklenen nanoparçacıklar sayesinde, nanoakışkanlar baz akışkanlara kıyasla iyileştirilmiş ısı transfer özelliklerine sahiptirler. Bu tezde, bir radyatör sistemi için düz tüp geometrisinde nanoakışkan ısıl verimi sayısal olarak incelenmiştir. Bu kapsamda ilk olarak, referans alınan çalışmada yer alan Al2O3 ve CuO nanoparçacıklarının hacimce %1-%7 konsantrasyonunun 250-1750 Reynolds sayısı aralığında analizi ANSYS Fluent kullanarak tekrarlanmış ve çözücü doğrulanmıştır. Tez çalışması ve referans çalışma arasındaki maksimum fark %1 Al2O3-Su konsantrasyonunda ve 500 Re sayısında %7,6 olarak gerçekleşmiştir. Yapılan analizlerde, karbon tabanlı grafen nanoplatalet(GNP)-su nanoakışkanının düz tüp geometrisinde sıcaklığa bağlı termofiziksel özellikleriyle %0,079-%0,27 aralığında 4 farklı konsantrasyon için 250-1750 Reynolds sayılarında ısı transferi davranışı incelenmiştir ve performans katsayıları (figure of merit) hesaplanmıştır. Analiz sonucunda %0,27 GNP konsantrasyonunun baz akışkan suya göre kıyaslandığında ortalama ısı taşınım katsayısında %28,76 iyileşme elde edilmiştir. Çalışmanın sonucunda düşük konsantrasyonlarda dahi yüksek termal iyileştirmeler elde edilebildiği görülmüştür. Konsantrasyonun artmasıyla viskozitede yükselme gözlemlenmektedir. Viskozitenin artmasıyla sürtünme katsayıları artmakta bu da pompa gücü ihtiyacını arttırmaktadır.
Özet (Çeviri)
Energy efficiency becomes more critical with the depletion of fossil energy resources. Heat management is aimed to be improved in many systems e.g., nuclear power plants, chip industry, and automotive sector. To increase the cooling efficiency, the two main solutions are increasing cooling surface area and improving fluid characteristics. However, it is not always possible to increase the dimensions of the coolers. New generation fluids (nanofluids) can be used to improve cooling performance. Thanks to the nanoparticles added to base fluids e.g., water, which have low thermal conductivities, nanofluids have improved heat transfer properties. In this thesis, thermal efficiency of nanofluid in flat tube geometry for a radiator system was numerically investigated. In this context, firstly, the analysis of the 1% to 7% volumetric concentrations of Al2O3 and CuO nanoparticles in the reference study in the range of 250-1750 Reynolds numbers was recalculated using ANSYS Fluent and solver was verified. The maximum difference between the thesis study and the reference study was 7.6% for 1% Al2O3/water ata Reynolds number of 500. In this analyzes performed, heat transfer behaviour was investigated for four different concentrations ranging from 0.079% to 0.27% of carbon-based graphene nanoplatelets (GNP) for laminar flow in a flat tube geometry, considering temperature-dependent thermo-physical properties and figure of merit(FOM) were calculated. As a result of the analysis, 0.27% GNP/water nanofluid in comparison to water, showed a 28.76% improvement in the average heat transfer coefficient. The study concluded that even at low concentrations, significant thermal improvements can be obtained.
Benzer Tezler
- Nano akışkanların otomobil radyatörlerinde ısı transferi ve basınç kayıplarına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of nano fluids on heat transfer and pressure losses in car radiators
HARUN ÇİFCİ
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REFET KARADAĞ
- Grafen tabanlı nanoakışkan kullanılan araç radyatöründe ekserji analizi
Exergy analysis by used graphen based nanofluid in car radiator
CİHAN ZEKİ UYGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FERHAT KILINÇ
- Nanoakışkan kullanarak elektrikli radyatörlerin ısıl veriminin iyileştirilmesi
Thermal efficiency enhancement of electrical radiators by using nanofluids
TAYLAN ZİYA ERKUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZBEY
- Experimental and numerical analysis of the thermoelectric cooling of photovoltaic panels
Fotovoltaik panellerin termoelektrik ile soğutulmasının deneysel ve sayısal analizi
ALI TALIB DAKHAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
EnerjiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YAKUT
- 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