Farklı nanoakışkanların ısı değiştiricilerindeki ısıl performanslarının deneysel incelenmesi
Experimental study on the heat performance of different nanofluids in heat changer
Yazar: FEVZİ ŞAHİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. LÜTFÜ NAMLI
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Nanoakışkanlar, ısı transfer akışkanına belirli bir yöntem ve aşamalar ile nano boyutlardaki metal, oksit veya grafen gibi nanopartiküllerin karıştırılması ile elde edilir. Bu çalışmada, nanoakışkanların katkı olarak endüstriyel bir üründe kullanılarak günlük yaşam içerisinde bir yer bulunabilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç ile yapılan nanoakışkan çalışmasında, panel ısı değiştiricide nanoakışkan kullanılarak ısı transferinde iyileşme sağlanmıştır. Çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, ısı transfer yağı kullanılarak farklı kütlesel oranlarda Al2O3 (Alümina) ve TiO2 (Titanyum oksit) nanopartikülleri iki adım yöntemi yardımıyla nanoakışkanlar sentezlenmiştir. Nanoakışkanların üretim aşamasında en çok karşılaşılan sorunlardan birisi nanoakışkanların stabilitesidir. Nanopartiküller stabilitesi düşük olan nanoakışkanlarda zamanla topaklanarak çöker ve bu durum temel akışkanın ısıl özelliklerini kötüleştirir. Bu çalışmada stabilitenin sağlanması için ultrasonik karıştırıcı ve yüzey aktif madde kullanılmıştır. Stabiliteyi en iyi koşullarda elde etmek için Oleik Asit, Sodyum Silikat (Na2O7Si3) ve Darvan C-N (amonyum polimetakrilat) ve 5 N (normalite) değerlikte H2SO4 (sülfürik asit) ve KOH (potasyum hidroksit) asit ve baz eklentileri denenmiştir. Uygun yüzey aktif madde ve oranı sedimantasyon yöntemi ile belirlenerek stabilite sağlanmıştır. Elde edilen nanoakışkanların ısıl özellikleri KD2 Pro cihazı ile ölçülerek oluşan artışlar tespit edilmiştir. Yapılan ölçümlerden sonra ısı iletim katsayısındaki en yüksek artışların olduğu alümina ve titanyum oksit nanoakışkanları ısı değiştiricisinde uygulanmış ve ısı transferi deneyleri yapılmıştır.
Endüstriyel olarak kullanılan Mobiltherm 32 marka ısı transfer yağının ısıl özellikleri nanoakışkan eklenerek iyileştirilmiştir. Alümina ve titanyum oksit nanopartikülleri ısı transfer yağı kullanılarak üretilen nanoakışkanların ısı transfer katsayılarında belirgin artışlar meydana gelmiştir. Nanoakışkanların stabilite sorunu, belirlenen oran ve yüzey aktif maddeler ile uzun süreler boyunca giderilmiştir.

Abstract:
Nanofluids are obtained by mixing nano-sized powders such as metal, oxide or graphene in heat transfer fluid which is prepared with a certain method and steps. In this study, using nanofluid as an industrial product is intended to find a place in everyday life. With this aim in nanofluid studies, it has improved heat transfer using nanofluid in heat exchanger panel. The study consists of two phases. In the first step, using different mass ratios of Al2O3 (alumina) and TiO2 (titanium oxide) nanoparticles in heat transfer oil were synthesized nanofluids using the two step method. One of the problems most commonly encountered in the manufacturing nanofluid process is subject which stability. Nanoparticles are clustered in nanofluids having low stability and then they sink bottom of the container. This situation worsens the thermal properties of the base fluid. 
In this thesis, for ensuring stability of nanofluid was used ultrasonic mixer and the surfactant. To achieve stability in the best conditions have been tested Oleic Acid, Sodium Silicate (Na2O7Si3) and Darvan C-N (ammonium polymethacrylate) and 5 N (normality) valences in H2SO4 (sulfuric acid) and KOH (potassium hydroxide) acid and base extensions. Suitable surfactants and suitable surfactant ratio were determined by the sedimentation method, so stability was provided. Thermal properties of nanofluids were measured by KD2 Pro device. After the measurements, alumina and titanium oxide nanofluids which had the highest increase in the thermal conductivity coefficient was applied in heat exchangers and heating tests were performed.
Thermal properties of heat transfer oil which is industrially used Mobiltherm 32 brand is improved with alumina and titanium oxide nanofluids. Stability problem of nanofluids which are based oil has resolved for long periods determined by the rate and surfactants.