Farklı tip oyuklar içeren düz bir ısıtıcı yüzeyde havuz kaynama ısı transferinin sayısal analizi
Pool boiling heat transfer properties of nanofluid on falt heating surface and heating surface with cavities
Yazar: SAJJAD NEMATYANHAJIALILOU
Danışman: DOÇ. DR. ERDEM ÇİFTÇİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Havuz kaynaması = Boiling pool ; Isı transferi =   ; Nanoakışkanlar = Nanofluids

Özet:
Büyük miktarlarda ısı aktarma kabiliyetine sahip olan havuz kaynama ısı transferi bugün ısıtma ve soğutma gibi endüstrinin çeşitli sektörlerinde sık sık karşılaşılan bir yöntemdir. Bu proseste büyük bir role sahip olan ısı transferi performansını attırmak son zamanlarda en çok ilgi gören konulardan biri olmuş, bu amaçla da geleneksel akışkanlar yerine iş akışkanı olarak nanoakışkanlar kullanılmaya başlanmıştır. Yüksek termofiziksel özelliklere sahip nano boyuttaki katı parçacıklarının temel akışkanın içerisine karıştırılmasıyla elde edilen nanoakışkan çözeltisinin ısı transferindeki büyük iyileştirilmeler birçok çalışmada kanıtlanmıştır. Bu çalışmalar her ne kadar farklı etkenlerin ısıl performansı nasıl etkilediğini araştırsa da işlem süresinde kaynama kabarcıklarının nasıl oluştuğu ve ısıtıcı yüzeyden ayrılması konusunda hiçbir bilgi sunmamaktadır.  Bu tez çalışmasında iş akışkanı olarak saf su ve %0,1 derişim oranına sahip alümina nanoakışkanı ile düz ve farklı geometrilere sahip oyuklar içeren ısıtıcı yüzeylerde kaynama kabarcıklarının oluşumu sayısal analizlerle incelenmiştir. Yapılan analizlerle havuz kaynamasının gerçekleştiği bölgeye ait sıcaklık ve hız dağılımları ortaya konulmuştur. Düz bir yüzey ve yarım daire ve üçgen oyuklu yüzeyler kullanılarak yapılan analizler sonucunda kaynama kabarcıklarının çekirdeklenmesinde ve oluşumunda oyuk geometrisinin büyük oranda etkili olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca saf suya kıyasla alümina nanoakışkanı ilke yapılan analizlerde kaynama işleminin daha erken başladığı kaynama kabarcıklarının yüzeyden ayrılması ise daha uzun sürede gerçekleştiği görülmüştür.

Abstract:
Pool boiling heat transfer, which has the ability to transfer large amounts of heat, is a method frequently encountered in various sectors of industry such as heating and cooling today. Increasing the heat transfer performance, which has a great role in this process, has been one of the most popular topics recently, and for this purpose, nanofluids have been used as working fluids instead of traditional fluids. Great improvements in the heat transfer of the nanofluid solution, which is obtained by mixing nano-sized solid particles with high thermophysical properties into the base fluid, have been proven in many studies. Although these studies investigate how different factors affect the thermal performance, they do not provide any information on how the boiling bubbles are formed during the process and their separation from the heating surface. In this thesis, pure water and alumina nanofluid with a concentration of 0.1% as the working fluid and the formation of boiling bubbles on flat surface heating surface and surfaces with cavities in different geometries were investigated by numerical analysis. By the analyzes made, the temperature and velocity distributions of the region where the pool boiling took place were presented. As a result of the analyzes using a flat surface and surfaces with half-circle and triangular cavities, it was observed that the cavity geometry was largely effective in the nucleation and formation of boiling bubbles. In addition, it was observed that the boiling process started earlier in the analyzes using the alumina nanofluid compared to pure water, and the separation of the boiling bubbles from the surface took place in longer period.