Karbon ve metal oksit esaslı parçacıklardan oluşturulmuş hibrit nano akışkanların termosifon ısı borularında kullanımındaki ısı transfer performanslarının araştırılması
Investigation of heat transfer performance of hybrid nanofluids made of carbon and metal oxide based particles in the use of thermosiphon heat pipes
Yazar: SERHAT KOÇER
Danışman: DOÇ. DR. FİLİZ ÖZGEN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Termodinamik ve Isı Tekniği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında termosifon ısı borusunun etkinliği iki farklı hibrit nano parçacık için beş farklı konsantrasyonda ve en verimli konsantrasyon seviyesi için beş farklı doldurma oranı için araştırılmıştır. İş akışkanı olarak düşük maliyetli olması ve uygulamada yaygın kulanım alanı bulunması nedeni ile distile su kullanılmıştır. Yaygın uygulamaları bulunması nedeni ile kontrol grubu olarak tekil parçacıklı nano akışkanlardan Titanyumdioksit -Distile Su (TiO2/DS), seçilmiştir. Hibrit nano akışkan olarak Grafen Nano Plakalar (GNP)+Çok Duvarlı Karbon Nano Tüpler (ÇDKNT)/DS hibrit nano akışkanı kullanılmıştır. Karbon grubu nano parçacıkların nano akışkan uygulamalarında nano akışkan ısıl iletkenliğini önemli ölçüde artırdığı bilinmekle beraber; iki boyutlu ve üç boyutlu parçacıklardan oluşan karbon esaslı nano parçacıklardan elde edilmiş hibrit nano akışkanların bir ısıl sistem içindeki performansını ele alan çalışmalar sınırlı sayıdadır. Genel olarak nanoakışkanlar, ısıl direnci azaltarak ve Termosifon Isı Borusunun (TIB) ısıl verimliliğini artırarak TIB' ın ısıl özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiği bilinmektedir. Buna karşın TIB' ın ısıl performansı, çalışma değişkenlerine, özellikle nanopartiküllerin tipine, konsantrasyonlarına ve doldurma oranı gibi parametrelere sıkı bir şekilde bağlıdır. Bu tez çalışması neticesinde karbon esaslı nano hibrit akışkanların tekil nano akışkanlara göre daha üstün ısıl performans gösterdiği anlaşılmıştır. Öte yandan tekil nano akışkan TiO2-DS' nin en yüksek performans gösterdiği derişim değeri ile GNP+ÇDKNT/DS hibrit nano akışkanının maksimum performans gösterdiği derişim değerinin birbirinden farklı olduğu anlaşılmıştır. Karbon esaslı hibrit nano akışklar ile tekil metal oksit esaslı nano akışkanların değişen doldurma oranları karşısındaki performans cevabının birbirinden farklı olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this thesis study, the effectiveness of the thermosyphon heat pipe was investigated for a single metal oxide-based nanofluid and a hybrid nanofluid consisting of two different carbon nanoparticles at five different concentrations and for five different filling ratios for the most efficient concentration level. Distilled water was used as the working fluid due to its low cost and widespread use in practice. Titanium dioxide -Distilled Water (TiO2/DS), one of the nanofluids with single particles, was chosen as the control group due to its widespread applications. Graphene Nano Plates (GNP)+Multi-Walled Carbon Nano Tubes (MSNCT)/DS hybrid nanofluid was used as the hybrid nanofluid. Although it is known that carbon group nanoparticles significantly increase nanofluid thermal conductivity in nanofluid applications; There are a limited number of studies addressing the performance of hybrid nanofluids obtained from carbon-based nanoparticles consisting of two-dimensional and three-dimensional particles in a thermal system. In general, nanofluids are known to significantly improve the thermal properties of TIB by reducing thermal resistance and increasing the thermal efficiency of Thermosyphon Heat Pipe (TIB). In contrast, the thermal performance of TIB is tightly dependent on operating variables, especially parameters such as the type of nanoparticles, their concentration and filling ratio. As a result of this thesis study, it has been understood that carbon-based nano-hybrid nanofluids show superior thermal performance compared to single nanofluids. On the other hand, it was understood that the concentration value at which the single nanofluid TiO2-DS showed the highest performance and the concentration value at which the GNP+MDKNT/DS hybrid nanofluid showed the maximum performance were different from each other. It has been observed that the performance response of carbon-based hybrid nanofluids and single metal oxide-based nanofluids against changing filling rates is different from each other..