Hekzagonal bor nitrür ve grafen esaslı nanoakışkanlar kullanılarak ısı borularının performansının iyileştirilmesi
Upgrading the performance of heat pipes by using hexagonal boron nitride and graphene based nanofluids
- Tez No: 841981
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN MENLİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 264
Özet
Son yıllarda yapılan çalışmalarda çalışma akışkanına süspansiyon olarak nanopartiküllerin eklenmesiyle elde edilen nanoakışkanların termofiziksel özelliklerini iyileştirdiği fark edilmiştir. Bu çalışma için hazırlanan ısı borusu deney düzeneğinde deneyler, %1, %1,5 ve %2 konsantrasyonlarında hekzagonal bor nitrür (h-BN) ve levha yapılı grafen nanopartikülleri ile deiyonize su ve %0,5 hacimde sürfaktan olarak Triton X-100 kullanılarak hazırlanan nanoakışkanlar ile yapılmıştır. Deneyler sırasında ısı borusu yüzeyindeki sıcaklıkları ve buna bağlı olarak verimlilik, ısı borusundaki nanoakışkanların direnç ve ısı iletim katsayılarındaki değişimler deneysel olarak araştırılmıştır. Isı borusundaki işlemler vakumlu çalışma koşullarında 200-300-400 W ısıtma gücü, 5-7,5-10 g/s soğutma suyu debileri ve -0.7, -0.8, -0,9 barlık çeşitli ısı borusu vakum değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Çeşitli konsantrasyonlarda hazırlanan nanoakışkanların sistem performansını iyileştirdiği belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Isı borusunun veriminin iyileştirme oranının en iyi sonucu vakum değerinin -0,8 bar ve %1,5 konsantrasyon oranında grafen/deiyonize su nanoakışkanının 400 W ısıtıcı gücünde ve 10 g/s debide yapılan çalışmada %30,88 olarak bulunmuştur. Termal dirençteki iyileştirme oranı en yüksek olduğu parametreler ısı borusunun en yüksek vakum altında (-0,9 bar), ısıtıcı gücü 400 W, debi 5 g/s ve %2 konsantrasyonda grafen/deiyonize su nanoakışkanı ile %35,24 olarak elde edilmiştir. Isı transfer katsayısının ısı borusunun en yüksek vakum altında çalışması ile 400 W ısıtıcı gücü 5 g/s soğutma suyu debisi ve %2 grafen/deiyonize su nanoakışkanı kullanıldığında deiyonize su çalışma akışkanına göre %54,43 oranında arttığı gözlemlenmiştir. Isı borusu verimi, termal direnç ve ısı iletim katsayısındaki iyileştirme oranlarında h-BN/deiyonize su nanoakışkanı deiyonize suya göre daha iyi bir performans göstermiştir. Ayrıca grafen/deiyonize su nanoakışkanlarının h-BN/deiyonize su nanoakışkanına göre daha iyi sonuçlar verdiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent studies, it has been noticed that nanofluids obtained by adding nanoparticles as a suspension to the working fluid improve the thermophysical properties. In the heat pipe experimental setup prepared for this study, the experiments were carried out using hexagonal boron nitride (h-BN) and sheet-structured graphene nanoparticles at 1%, 1.5%, and 2% concentrations, deionized water and 0.5% volume of Triton X-100 as a surfactant made with prepared nanofluids. During the experiments, the temperature on the heat pipe surface and, accordingly, the efficiency, the changes in the resistance, and the heat conduction coefficients of the nanofluids in the heat pipe were investigated experimentally. The processes in the heat pipe were carried out under vacuum operating conditions with 200-300-400 W heating power, 5-7.5-10 g/s cooling water flow rates, and various heat pipe vacuum values of -0.7, -0.8, and -0.9 bar. It was determined that nanofluids prepared at different concentrations improved the system performance. Obtained results were analyzed comparatively. The best result of the improvement rate of the efficiency of the heat pipe was found as 30.88% in the study performed at 400 W heater power and 10 g/s flow rate of graphene/deionized water nanofluid at a vacuum value of -0.8 bar and 1.5% concentration ratio. The parameters with the biggest improvement in thermal resistance were obtained with the heat pipe under highest vacuum (-0.9 bar), heater power of 400 W, flow rate of 5 g/s, and 35.24% with graphene/deionized water nanofluid at 2% concentration. It was observed that the heat transfer coefficient increased by 54.43% compared to the deionized water working fluid when the 400 W heater power, 5 g/s cooling water flow rate, and 2% graphene/deionized water nanofluid were used with the operation of the heat pipe under highest vacuum. The h-BN/deionized water nanofluid performed better than deionized water in terms of heat pipe efficiency, thermal resistance, and heat conduction coefficient improvement rates. In addition, it was determined that graphene/deionized water nanofluids gave better results than h-BN/deionized water nanofluids.
Benzer Tezler
- Hastelloy X süper alaşımının delinmesinde nano partikül katkılı kesme yağlarının işleme performansı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of nanoparticle added cutting oils on machining performance in the drilling of hastelloy X super alloy
EMİNE ŞİRİN
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiDüzce ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGAY KIVAK
DOÇ. DR. ÇAĞRI VAKKAS YILDIRIM
- Grafen ve bor nitrür katkılarının titanyum diborür – titanyum karbür kompozitlerinin özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of graphene and boron nitride additives on the properties of titanium diboride – titanium carbide composites
BESTE ECEM KAYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Borür katı çözeltilerin spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of boride solid solutions by spark plasma sintering (SPS)
MELİS KAPLAN AKARSU
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- İki boyutlu BN ilavesinin TiB2–SiC ve ZrB2–SiC kompozitlerinin mekanik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
The effects of 2d BN addition on the mechanical properties of TiB2 – SiC AND ZrB2 – SiC composites
CANER ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Sol-jel yöntemi ile grafen ve bor nitrür nanotabaka ile katkılanmış tio2 nanokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of tio2 nanocomposites reinforced by graphene and bor nitride nanosheet with the sol-gel method
FATİH KESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiMersin ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVAL HALE GÜLER