Faz değiştiren malzeme/metal kompozitlerin termal karakterizasyonu
Thermal characterization of phase change material/metal composites
- Tez No: 991122
- Danışmanlar: PROF. DR. ADNAN SÖZEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, enerji sistemlerinde yaygın olarak kullanılan parafin esaslı faz değiştiren malzemelerin (FDM) düşük termal iletkenliklerinden kaynaklanan sınırlamaların giderilmesi amacıyla, metal köpükler ve grafen nanoplatelet (GNP) katkıları ile elde edilen kompozitlerin termal karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Rubitherm RT42 tipi parafin, farklı gözenek yoğunluklarına sahip açık hücreli alüminyum köpükler ve GNP katkıları kullanılarak üç farklı yapı hazırlanmış; (i) parafin–metal köpük, (ii) parafin–GNP ve (iii) parafin–metal köpük–GNP kompozitleri üretilmiş ve termal performansları deneysel olarak incelenmiştir. Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve kontrollü ergitme deneyleriyle elde edilen sonuçlar, metal köpüklerin ısı iletim yolları oluşturarak ergime süresini kısalttığını ve sıcaklık dağılımını homojenleştirdiğini; gözenek yoğunluğu ve porozite değerlerinin ise sıcaklık farkları üzerinde belirleyici rol oynadığını göstermiştir. Öte yandan GNP katkısının, düşük oranlarda dahi, parafinin termal iletkenliğini 2–5 kat artırdığı; ancak buna karşılık gizli ısı değerlerinde sınırlı azalmaya yol açtığı belirlenmiştir. Kompozitlerin farklı ısı girdilerinde (3 W ve 5 W) test edilmesiyle, özellikle GNP ve metal köpüğün birlikte kullanıldığı yapılarla daha kararlı sıcaklık profilleri elde edilmiş ve faz değişim süresinin kısaldığı ortaya konmuştur. Sonuç olarak, metal köpük ve GNP katkılarının pozitif etkileri sayesinde parafin esaslı FDM'lerin termal performanslarının önemli ölçüde iyileştirilebileceği, bu kompozitlerin elektronik soğutma, batarya termal yönetimi ve güneş enerjisi destekli ısı depolama sistemleri gibi yüksek verim gerektiren uygulamalarda güçlü bir alternatif oluşturduğu ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
In this doctoral study, the thermal characterization of composites developed to overcome the limitations arising from the low thermal conductivity of paraffin-based phase change materials (PCMs), widely used in energy systems, was carried out through the integration of metal foams and graphene nanoplatelets (GNPs). Using Rubitherm RT42 paraffin, open-cell aluminum foams with different pore densities, and GNP additives, three distinct composite structures were prepared: (i) paraffin–metal foam, (ii) paraffin–GNP, and (iii) paraffin–metal foam–GNP. These composites were produced and experimentally analyzed in terms of their thermal performance. Differential scanning calorimetry (DSC and controlled melting experiments revealed that metal foams form effective thermal conduction pathways, thereby shortening the melting duration and homogenizing the temperature distribution, while pore density and porosity values play a decisive role in temperature gradients. Furthermore, it was observed that the addition of GNPs, even at low concentrations, enhanced the thermal conductivity of paraffin by 2–5 times, though accompanied by a limited reduction in latent heat values. Testing under different heat inputs (3 W and 5 W) demonstrated that composites combining both GNPs and metal foams exhibited more stable temperature profiles and shortened phase change durations. Consequently, the positive effects of GNP and metal foam additives were shown to significantly improve the thermal performance of paraffin-based PCMs, making these composites a strong alternative for high-efficiency applications such as electronic cooling, battery thermal management, and solar energy-supported thermal storage systems.
Benzer Tezler
- The development of heat storing nanocomposite nanofibers
Isı depolayabilen nanokompozit nanoliflerin geliştirilmesi
EZGİ CEREN BOZ NOYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL ÖNDER KARAOĞLU
- Fonksiyonelleştirilen yüksek iç fazlı emülsiyon polimer/faz değiştiren malzeme kompozitlerinin termal enerji depolama performanslarının araştırılması
Investigation of thermal energy storage performances of functionalized high internal phase emulsion polymer/phase change material composites
GÜLŞAH ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
KimyaTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA KAHRAMAN DÖĞÜŞCÜ
- ZrC-TİC kompozitinin spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of ZrC-TİC composites by spark plasma sintering technique
RAMAZAN BURAK ACİCBE
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Synthesis characterization and modification of ?-tricalcium phosphate based bone supporting systems
?-trikalsiyum fosfat bazlı kemik destek sistemlerinin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve modifikasyonu
GÜLÇİN ÇİÇEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Seramik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. EDA AYŞE AKSOY
PROF. DR. NESRİN HASIRCI
- Mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme yöntemleri ile WNbMoVAlxCry (x, y = 0 – 1,0) refrakter yüksek entropi alaşımlarının sentezlenmesi ve ilişkin karakterizasyon çalışmaları
Synthesis and related characterization investigations of WNbMoVAlxCry (x, y = 0 – 1,0) refractory high entropy alloys by mechanical alloying and pressureless sintering methods
CEM ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU