3 omega based mechatronic measurement system for the thermal conductivity of liquids
Sıvıların ısıl iletkenliği için 3 omega tabanlı mekatronik öçüm sistemi
- Tez No: 866074
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPASLAN TURGUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
Termal iletkenlik malzemelerin önemli bir termofiziksel özelliğidir. Malzeme bilimi ve üretim tekniklerindeki gelişmeler, ısıl iletkenlik ölçümü için çeşitli tekniklerin geliştirilmesine yol açmıştır. Bu yöntemler arasında AC sıcak tel (3ω) yöntemi, siyah cisim ışınımına duyarsızlığı ve minimum numune gereksinimi gibi avantajları nedeniyle öne çıkan bir seçenektir. Termal iletkenlik son yirmi yıldır nanoakışkanların en çok araştırılan özelliklerinden biri olmuştur. Yayınlanan çalışmalar bu konuda hala çelişkilerin olduğunu gösteriyor. Çelişkili sonuçlara yol açan faktörlerden bir tanesi de termal iletkenlik ölçümü için kullanılan tekniktir. 3ω sıcak tel (3ωST) ölçüm yönteminin avantajları kapsamında, araştırmacıların nanoakışkanlar gibi yeni geliştirilen ve üretilen sıvılar için 3ωST ısıl iletkenlik ölçümünün kullanılmasına olan ilgisi her geçen gün artmaktadır. 3ωST ölçüm yönteminin güvenilirliği araştırma grupları tarafından deneysel olarak kanıtlanmış olmasına rağmen, yöntemi uygulayan herhangi bir test veya ölçüm cihazı ticari olarak mevcut değildir. Bu nedenle, sıvılar için yüksek tekrarlanabilirliğe ve çözünürlüğe sahip, uygun fiyatlı ve kompakt bir 3ωST ölçüm cihazına hala ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez kapsamında, sıvıların ısıl iletkenliğinin ölçümü için özel yapım tam otomatik 3ωST ölçüm cihazı tasarlanmış ve üretilmiştir. Böylece, geleneksel 3ωST ölçüm düzeneği 3ωST ölçüm cihazına evrimleşmiştir. Tezin ana çıktısı 3ωST ölçüm cihazıdır. İlk olarak, nanoakışkanların elektrokimyasal ve elektrokinetik aktivitesi dikkate alınarak prob tasarlanmış ve geleneksel 3ω probu ile değiştirilmiştir. Daha sonra otomatik ölçüm cihazına ilk adım olan Wheatstone köprüsü için otomatik dengeleme devresi tasarlanmış, baz ve nanoakışkanlar için performans testi gerçekleştirilmiştir. Bahsedilen tasarımlar gerçekleştirildikten sonra analog kilitlemeli yükseltici ünitesi hayata geçirildi. Prob uyarımı ve kilitlemeli yükseltici referansı için senkronize sinyaller üretmek üzere bir sinyal üreteci üzerinde çalışıldı. Elektronik donanımın tamamlanmasının ardından elektro-mekanik prob kılavuzu, cihaz gövdesi ve kullanıcı arayüzü, otomatik ölçümü destekleyecek ve insan faktöründen kaynaklanan hataları ortadan kaldıracak şekilde tasarlandı. Geliştirilen elektro-mekanik 3ωST cihazının performans testleri ve ölçüm karakterizasyonu, baz akışkanların ve nanoakışkanların ısıl iletkenlik ölçümlerinde gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Thermal conductivity is an important thermophysical property of the materials. The developments in material sciences and manufacturing techniques have led to the development of various techniques for thermal conductivity measurement. Among these methods, the AC hot wire (3ω) method is a prominent option due to its advantages such as insensitivity to black body radiation and minimal sample requirement. Thermal conductivity has been one of the most investigated properties of nanofluids (Nfs), for the last two decades. Published studies show that there are still contradictions on this issue. One of the factors that lead to contradictory results is the technique employed in thermal conductivity measurement. In focus on the advantages 3ω method, the interest of the researchers on using 3ω hot wire (3ωHW) thermal conductivity measurement for newly developed and produced liquids like nanofluids increases day by day. Although the reliability of 3ωHW method is proved experimentally by the research groups, any test or measurement device that implements the method is commercially not available. Therefore, an affordable and compact 3ωHW measurement device for liquids with high repeatability and resolution is still required. In the scope of the thesis, a fully automatic custom-made 3ωHW measurement device has been designed and produced for the measurement of the thermal conductivity of liquid. Thus, the conventional 3ωHW measurement setup has evolved to a 3ωHW measurement device. The main product of the thesis is the 3ωHW measurement device. First, the hot wire (HW) probe was designed considering the electrochemical and electrokinetic activity of Nfs and, then the conventional 3ωHW probe was replaced with the designed probe. Then, the auto-balancing circuit for the Wheatstone bridge, which is first stepping in automated measurement device, has been designed and its performance test has been performed for base liquids and Nfs. After the mentioned designs achieved, an analog based lock-in amplifier (LIA) unit has been realized. A signal generator was studied to generate synchronized signals for probe excitation and the LIA reference. After the completion of the electronic hardware, the electro-mechanics HW probe guide, device body and user interface were designed to support automatic measurement and eliminate errors caused by human factor. Performance tests and measurement characterization of developed electro-mechanics 3ωHW device has been performed in thermal conductivity measurements of base liquids and Nfs.
Benzer Tezler
- Addressing parametric uncertainties in autonomous cargo ship heading control
Otonom kargo gemisi yön kontrolündeki parametrik belirsizliklerin ele alınması
AHMAD IRHAM JAMBAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İSMAİL BAYEZİT
- Measuring the temperature dependent thermal conductivity of multiwall carbon nanotubes based nanolubricants by 3 omega method
Çok katmanlı karbon nanotüp bazlı yağlayıcıların sıcaklığa bağlı ısıl iletkenliğinin 3 omega yöntemi ile ölçümü
ABDUL KAREEM AL ASLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
EnerjiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPASLAN TURGUT
- Antimicrobial and anti-biofilm activities of lipids extracted from Schizochytrium sp. S31 microalgae
Schizochytrium sp.'den ekstrakte edilen lipitlerin antimikrobiyal ve anti-biyofilm aktiviteleri. S31 mikroalgi
DOAA ABDULLAH HAMMADI AL-OGAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiAltınbaş ÜniversitesiBiyomedikal Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURCAN VARDAR YEL
DOÇ. DR. RAFİG GURBANOV
- Investigation of thermophysical properties of nanofluids
Nanoakışkanların termofiziksel özelliklerinin incelenmesi
ALPASLAN TURGUT
Doktora
İngilizce
2010
EnerjiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TAVMAN
- Farklı özellikteki sularda (Tatlı su ve deniz suyu) yetiştirilen gökkuşağı alabalığı/Türk somonu (Oncorhynchus mykiss) ile atlantik somonunun (Salmo salar) kalite ve besin değeri yönünden karşılaştırılması
Comparison of rainbow trout/Turkish salmon (Oncorhynchus mykiss) and atlantic salmon (Salmo salar) growed in waters with different characteristics (Fresh water and sea water) in terms of quality and nutritional value
DİLA BEŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT REİS AKKAYA