Farklı eğriliklere sahip borulardaki nanoakışkan akımında ısı transferi ve basınç kayıp karakteristiklerinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of heat transfer and pressure drop characteristics in nanofluid flow inside curved pipes having various curvatures
Yazar: AYŞE SUCU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. LÜTFÜ NAMLI
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hesap yöntemleri = Calculation methods ; Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Isı değiştiricileri, endüstride çok çeşitli kullanım alanları bulmuş araçlardır. Bu araçların hem mümkün olduğu kadar küçük boyutlara sahip olmaları hem de yüksek oranda ısı geçişini gerçekleştirmeleri istenir. Yapılan çalışmalarla ısı geçişinde daha yüksek değerlere çıkmak mümkün olmasına rağmen, ısı geçişini iyileştirme tekniklerinin olumsuz etkisi olarak sabit pompalama gücü için yüksek basınç kayıpları ve buna bağlı olarak düşük debi değerleri söz konusudur. Bu olumsuz etkiler, iyileştirme tekniklerinin kullanımını bir anlamda sınırlandırmaktadır. Bütün bunların göz önüne alınmasıyla bu alandaki çalışmalar, ısı değiştiricilerinin performansı üzerine yoğunlaşmıştır. Diğer taraftan, son yıllarda nano teknolojideki gelişmeler sayesinde ısı geçişinin iyileştirilmesinde uygulanan bir baz akışkanına farklı büyüklüklerde parçacık katılması yöntemine yeni bir boyut kazandırılmıştır. Bu yeni teknoloji sayesinde 100 nm (100x10-9 m) `nin altında parçacıklar elde edilerek bu parçacıklar, geleneksel olarak ısı değiştiricilerde kullanılan su, sentetik yağ (motor yağı), etilen glikol gibi baz akışkanlara belirli hacimsel oranlarda karıştırılarak yeni akışkanlar elde edilmiştir. Bu çalışmada, çalışma akışkanı nanoakışkan olan ve farklı açılara sahip eğrisel borularda ısı geçişi ve basınç kayıp karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada Re=4000-100000 aralığında değişmektedir. Eğrisel boruların açıları ise; 0 derece (düz boru), 45 derece, 90 derece, 135 derece ve 180 derece arasındadır. Elde edilen sonuçlara göre; Al2O3-nanoakışkanlarının 180º-eğrilik açılı kıvrımlı boruda en iyi ısıl performanslarını gösterdikleri belirlenmiştir.

Abstract:
Heat exchangers are tools having found a wide variety of uses in the industry. It is desired that the tools have both dimension as small as possible and higher performance in heat transfer rate. Although it is possible to reach higher performance in heat transfer rate, there are high pressure drops and then lower flow rates for constant pumping power. These negative effects, in a sense, constrain the application of enhancement techniques of heat transfer rate. Considering the whole negative effects, the studies have focused on the developing performance of heat exchangers. On the other hand, in recent years thanks to the advances in nano-technology, the method of adding particles having different size to fluids for augmenting heat transfer rate have acquired a new horizon. In these new methods, the new fluid is obtained by adding the particles below 100 nm (100x10-9 m) into the traditional heat transfer fluids such as water, synthetic oil (motor oil), ethylene glycol in certain proportions of volume. In this study, the heat transfer and pressure drop characteristics have been numerically investigated in curved pipes having various angles, the working fluids are nanofluids. Re number varies from 4000 to 100000. Chosen curvature angles are 0 degree (straight pipe), 45 degree, 90 degree, 135 degree and 180 degree. According to the results; Al2O3 -nanofluids show their best thermal performances in 180º-curved pipe.