Investigation on thermal performance of a closed loop mini thermosyphon system working with nanofluid
Nanoakışkan ile çalışan kapalı döngü mini termosifon sistemin ısıl performansının incelenmesi
Yazar: SERKAN DOĞANAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALPASLAN TURGUT
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma, tek fazlı doğal taşınımlı mini döngünün ısıl performansının deneysel olarak incelenmesini amaçlamaktadır.
Çalışmanın ilk bölümünde, tek faz doğal taşınımlı döngüler ve nanoakışkanlar hakkında literatürden genel bir derleme yapılmıştır. İkinci bölümünde ise deneysel düzeneğin imalatı ve kurulumu ile ilgili bilgiler verilmiştir. Deneyler, deiyonize su ve farklı tanecik konsantrasyonu (yüzde 1-3) ve tanecik boyutundaki (10 ve 30 nm) alümina-su nanoakışkanlar ile gerçekleştirilmiştir. Deneyler sırasında, ısıtıcı gücü (10-50 Watt), soğutucu banyo sıcaklığı (10 ve 20 santigrat derece) ve eğim açısı (0, 30, 60 ve 75 derece) parametreleri değiştirilmiştir. Sistem üzerinden sağlıklı olarak sadece sıcaklık verileri alınabildiğinden, sistemin ısıl dengesi ısıtıcı giriş ve çıkış bölgesi arasındaki sıcaklık farkı esas alınarak belirlenmiştir. Mini termosifonun ısıl performansının belirlenmesi için ise, sistemde gerçekleşen ısı transferinin mümkün olan en yüksek ısı transfer miktarına oranını temsil eden boyutsuz etkinlik katsayısı kullanılmıştır.  
Sonuç olarak, tüm ısıtıcı güçlerinde tanecik konsantrasyonu ve eğim açısının arttırılması sonucu sistemin etkinliğinin arttığı gözlenmiştir. Ayrıca, tek fazlı doğal taşınımlı mini döngünün ısıl performansının belirlenmesinde boyutsuz etkinlik katsayısı kullanımının, ısıtıcı giriş ve çıkış sıcaklıkları farkının kullanımına göre daha doğru sonuçlar verdiği deneysel olarak belirlenmiştir.

Abstract:
This study aims to investigate experimentally the thermal performance of a single-phase natural circulation mini loop. 
In the beginning of the study, a brief literature review about single-phase natural circulation loop and nanofluids was given. After the experimental setup was built, the experiments were carried out with de-ionized water and different particle concentration (1 to 3 percentages as volumetric) and size (10 and 30 nm) of alumina-distilled water nanofluids. During the experimental study, operating parameters such as applied power to the heater (10 to 50 Watt), heat sink temperature (10 and 20 centigrade degrees) and inclination angle (0, 30, 60 and 75 degrees) of the loop were varied. Since the temperature values are only measurable data, the temperature difference between heater inlet and outlet is used for determining the thermal stability. To interpret the thermal performance of the mini thermosyphon, a non-dimensionalized effectiveness factor which represents the ratio of actual heat transfer to the maximum possible heat transfer was used. 
As a result, it is found that the effectiveness of the system is enhanced by increase of particle concentration and inclination angle for all samples at full power range. Moreover, the experimental results indicate that to evaluate the thermal performance of SPNCmL, using the non-dimensionalized effectiveness factor provides more accurate consequences than using the temperature differences of sample fluid between heater inlet and outlet.