Isı değiştiricilerde ısı aktarımının nanoakışkanlar kullanılarak arttırılması

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2015

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: KORAY KARABULUT

Danışman: ERTAN BUYRUK

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Yapılan bu doktora tez çalışmasında, nanoakışkanların tipleri, hazırlama ve kararlılıklarını değerlendirme yöntemleri ile kararlılıklarını artırma yolları, uygulama alanları ve termofiziksel özellikleri hakkında bilgi verilerek, ısıl iletkenlik ve viskozitesine etki eden faktörler ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir. Tezin deneysel ve sayısal çalışmaları kapsamında, test bölümü dış yüzeyinde üniform sabit ısı akısı sınır şartı olan 8 mm, 12 mm, 16 mm ve 20 mm iç çaplara, 2 mm et kalınlığına ve 1830 mm uzunluğa sahip dört farklı çapta yatay bakır borudan oluşmaktadır. Deneylerde, grafen oksit-su (GO) nanoakışkanı dört farklı çaptaki boru için de kullanılırken, çok tabakalı karbon nanotüp (MWCNT)-su nanoakışkanı ile ilgili deneyler yalnızca 8 mm iç çapa sahip boruda yapılmıştır. Grafen oksit-su ve MWCNT-su nanoakışkanları için kullanılan hacimsel konsantrasyonlar sırasıyla % 0.01, % 0.02 ve % 0.01' dir. Deneylerde, 0.9 l/dak., 1.2 l/dak., 1.5 l/dak. ve 1.8 l/dak. (laminerden türbülansa) olmak üzere dört farklı hacimsel debi ile çalışılmış ve sırasıyla Dic=20 mm ve Dic=8 mm çaplı borular için kullanılan min. ve max. ısı akısı değerleri 1811.873 W/m2 - 7247.492 W/m2 olmak üzere üç farklı ısı yükü değeri (250 W, 350 W ve 500 W) kullanılmıştır. Deneysel araştırmalar, MWCNT-saf su ve GO-saf su nanoakışkanlarının nanoparçacıklarının dört farklı boru çapı için boru içindeki hareketlerinin ısı transferi ve yük kaybı (basınç düşüşü) üzerindeki etkisini değerlendirmek için yapılmış ve sayısal çalışmada tek fazlı akışkan yaklaşımıyla sonlu hacim yöntemi-ANSYS 15.0-FLUENT üç boyutlu korunum denklemlerini çözmek için kullanılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar, sayısal sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmada, hacimsel debinin, nanoakışkan hacimsel konsantrasyonunun, ısı akısının ve borunun iç çapının nanoakışkanın ısı taşınım katsayısı ve yük kaybı hK, artışı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca, deneylerde elde edilen sonuçlara göre oldukça düşük konsantrasyonda (% 0.01-% 0.02) bile yüksek ısı taşınım katsayısı elde edilebilen MWCNT ve GO nanoakışkanlarının ısı transferi uygulamalarında geleneksel çalışma akışkanlarına iyi bir alternatif olarak kullanılabileceğini göstermektedir.