Comparative CFD computational study on enhancing shell and tube heat exchangers with nano fluids
Nano akışkanlar ile kabuk ve boru ısı eşanjörlerinin geliştirilmesine ilişkin karşılaştırmalı CFD hesaplamalı çalışması
- Tez No: 940223
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASER ALAIWI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Bu araştırma, iki durumun karşılaştırmalı hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizi yoluyla titanyum dioksit (TiO2) nanoakışkanları kullanılarak kabuk ve borulu ısı değiştirici verimliliğinin arttırılmasını araştırmaktadır. İlk durumda tüplerden akan soğuk su, kabuktaki sıcak su ile ısıtılır. İkinci durumda, ısı transfer verimliliği üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla sıcak suya %0,5 TiO2 nanoakışkan karışımı eklenir. Bilgisayar destekli tasarımı (CAD) kullanan çalışma, ticari boyutları yakından yansıtan ancak yeni tasarım potansiyellerini keşfetmek için küçük değişiklikler içeren yenilikçi bir ısı eşanjörü konfigürasyonunu modelliyor. CFD modelleme, sonuçların doğruluğunu sağlamak için şebeke bağımsızlığı yaklaşımını kullanır. Bulgular, nanoakışkan durumunda soğuk sıvı sıcaklığı artışında %11,44'lük bir artış olduğunu ve geleneksel su kullanımına göre önemli verimlilik artışları olduğunu göstermektedir. Bu, endüstriyel ısı geri kazanım süreçlerini geliştirmek için tasarlanmış nanoakışkanların potansiyelini vurgulamaktadır. Optimize edilmiş tasarım için CAD ve CFD araçlarından yararlanan ayrıntılı termal performans analizi, nanoakışkanların neden olduğu artırılmış ısı transferi olgusuna ilişkin derin bilgiler sağlar. Bu araştırma, verimli ve sürdürülebilir termal teknolojilerin bilimsel olarak anlaşılmasına ve geliştirilmesine katkıda bulunarak, çeşitli sektörlerde enerji verimliliğine yönelik geniş kapsamlı etkileri olan ileri nanoteknolojiyle güçlendirilmiş ısı transferi çözümlerinin önünü açıyor.
Özet (Çeviri)
This research investigates the enhancement of shell-and-tube heat exchanger efficiency using titanium dioxide (TiO2) nanofluids through a comparative computational fluid dynamics (CFD) analysis of two cases. In the first case, cold water flowing through the tubes is heated by hot water in the shell. The second case introduces a 0.5% TiO2 nanofluid mixture to hot water, aiming to investigate its impact on heat transfer efficiency. Utilizing computer-aided design (CAD), the study models an innovative heat exchanger configuration that closely mirrors commercial dimensions but incorporates slight variations to discover new design potentials. CFD modelling employs a grid independence approach to ensure the accuracy of the results. The findings indicate an 11.44% increase in cold fluid temperature rise with the nano fluid case, demonstrating significant efficiency improvements over conventional water usage. This highlights the potential of engineered nano fluids for enhancing industrial heat recovery processes. Leveraging CAD and CFD tools for optimized design, the detailed thermal performance analysis provides profound insights into the augmented heat transfer phenomena induced by nano fluids. This research contributes to the scientific understanding and development of efficient and sustainable thermal technologies, paving the way for advanced nanotechnology-enhanced heat transfer solutions with wide-ranging implications for energy efficiency across various sectors.
Benzer Tezler
- Aerodynamic performance enhancement of a 27-inch APC propeller through geometric modifications
Geometrik değişiklikler yoluyla 27 inçlik bir APC pervanenin aerodinamik performansının artırılması
MEHMET EMİN ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Çevresel etkiler altındaki refakat römorkörü performansının deneysel ve hesaplamalı analizi
Experimental and computational investigation of escort tug performance under environmental effects
ÇAĞRI AYDIN
Doktora
Türkçe
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Kapalı hacimlerde ışınımla ısı geçişi ile enerji etkinliğinin artırılması
Utilization of radiation heat transfer for improving the energy efficiency in enclosures
ÖZGÜR IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN UYGUR ONBAŞIOĞLU
- Kondenserli çamaşır kurutma makinesinin enerji ve kurutma performansının sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of energy and drying performance of condenser tumble dryer
VASIF CAN YILDIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Calibration of a plunger valve performance using numerical and experimental methods: A case study on Kepez hydropower plant
Piston vana performansının sayısal ve deneysel yöntemlerle kalibrasyonu: Kepez hidroelektrik santrali örneği
ABDUL RAHMAN SABRA KAAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER BOZKUŞ