Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

A numerical forced convection heat transfer analysis of nanofluids considering performance criteria

Nanoakışkanlarda zorlanmış taşınımla ısı transferinin sayısal ve performans ölçütü bazında analizi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 313866 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

A nanofluid is a new heat transfer fluid produced by mixing a base fluid and solid nano sized particles. This fluid has great potential in heat transfer applications, because of its increased thermal conductivity and even increased Nusselt number due to higher thermal conductivity, Brownian motion of nanoparticles, and other various effects on heat transfer phenomenon.In this work, the first aim is to predict convective heat transfer of nanofluids. A numerical code is created and run to obtain results in a pipe with two different boundary conditions, constant wall temperature and constant wall heat flux. The results for laminar flow for thermally developing region in a pipe are obtained for Al2O3/water nanofluid with different volumetric fraction and particle sizes with local temperature dependent conductivity approach. Various effects that influence nanofluid heat transfer enhancement are investigated. As a result, a better heat transfer performance is obtained for all cases, compared to pure water. The important parameters that have impact on nanofluid heat transfer are particle diameter of the nanoparticles, nanoparticle volumetric fraction, Peclet number, and viscous dissipation.Next, a heat transfer performance evaluation methodology is proposed considering increased pumping power of nanofluids. Two different criteria are selected for two boundary conditions at constant pumping power. These are heat transfer rate ratio of the nanofluid and the base fluid for constant wall temperature boundary condition and difference between wall temperature of the pipe at the exit and inlet mean temperature of the fluid ratio for constant wall heat flux case. Three important parameters that influence the heat transfer performance of nanofluids are extracted from a parametric study. Lastly, optimum particle size and volumetric fraction values are obtained depending on Graetz number, Nusselt number, heat transfer fluid temperature, and nanofluid type.

Summary:

Nanoakışkanlar, bir baz akışkan ve nano boyutta parçacıkların karıştırılması ile oluşturulmuş yeni ısı transferi akışkanlarıdır. Nanoakışkanlar, nanoparçacıkların yüksek ısıl iletim katsayısı, Brownian hareketi ve başka etkenlerden gelen yüksek ısı transfer katsayısı sayesinde ısı transfer alanında çok yüksek potansiyele sahiplerdir.Bu çalışmanın amacı, sayısal bir model kullanarak ısı transferi katsayısını doğru bir şekilde hesaplayabilmektir. Tek fazlı akış yöntemi kullanılarak yapılan analizlerde, düz bir boru içerisinde laminer rejimdeki ısı transferi katsayısı, Al2O3/su nanoakışkanı için, farklı nanoparçacık boyutu ve hacimsel yüzdeleri için incelenmiş ve her durum için ısı transferi katsayısında, saf suya kıyasla iyileşme gözlenmiştir.Analizler sabit duvar sıcaklığı ve sabit duvar ısı akısı sınır koşulları için ayrı olarak yapılmış ve sayısal olarak farklı değerler elde edilmesine rağmen, her iki durum için iyileşme gözlenmiştir. Ayrıca, nanoakışkanlarda ısı transferi etkileyen çeşitli durumların etkisi de kontrollü olarak incelenmiştir. Bu durumlar, Peclet sayısı değişimi, viskoz yitim, nanoparçacık çapı ve nanoparçacık hacimsel yüzdesidir.Son olarak, sabit pompa gücü durumu düşünülerek, bir ısı transferi performansı yaklaşımı önerilmiştir. Yani, sadece ısı transferi katsayısındaki değişimi gözlemek yerine, artan viskozite ile birlikte artan pompa gücü hesaba katıldığında nanoakışkan kullanmanın faydasının ölçülmesi amaçlanmıştır. İki farklı sınır koşulu için, sabit pompa gücünde iki ayrı performans kıstası belirlenmiştir. Parametrik bir çalışma yapılarak üç önemli etken faktör ortaya çıkarılmış ve başlangıç analizleri yapılmıştır. Nusselt ve Graetz sayılarına, ısı transferi akışkanının sıcaklığına ve nanoakışkan türüne bağlı olarak, her bir durum için bir en iyi nanoparçacık boyutu ve en iyi hacimsel yüzde olduğu sonucuna varılmıştır.