Düz Bir Mikrokanal İçerisindeki Hibrid Nanoakışkanın Akış ve Isıl Karakteristiklerinin İncelenmesi
Investigation of Flow and Thermal Characteristics of Investigation of Flow and Thermal Characteristics of Hybrid Nanofluid in a Straight Microchannel
Yazar: Türker, Hakan; Öğüt, Elif
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 36, 2022
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; : Hibrid nanoakışkan,ANSYS Fluent,Mikrokanal,Laminer akış,Isı transferi. ; Hibrid nanoakışkan,ANSYS Fluent,Mikrokanal,Laminer akış,Isı transferi

Bu çalışmada düz bir mikrokanal içerisindeki hibrid nanoakışkanın ısıl ve akış karakteristikleri incelenmiştir. Bunun için hibrid nanoakışkanlar kullanılmıştır. Baz sıvıya nanoakışkan kullanımı ile suyun ısıl iletkinliği arttırılarak ısı transferinde iyileştirmeler sağlanmaktadır. Birden fazla nanopartikülün çeşitli hacim fraksiyonlarında baz sıvıya ilave edilmesi ile hibrid nanoakışkan kavramı ortaya çıkmaktadır. Bu sayede tek çeşit partikül ile elde edemediğimiz ısıl verim artışını elde etme fırsatı yakalamaktayız. Çalışmada baz akışkan olarak su kullanılmış olup nanopartikül olarak Al2O3 ve CuO kullanılmıştır. Hacim fraksiyonu olarak %1, %2, %3, %4, %5 oranlarında baz akışkana nanopartikül ilave edilmiştir. Laminer akış rejiminde gerçekleştirilen sayısal çalışmada Reynolds sayıları 100, 300, 700, 1000 olarak ele alınmıştır. Bu çalışmada sonlu hacimler metoduna dayanan ANSYS Fluent yazılımı kullanılmıştır. Analizler tek fazlı akış yöntemi esasına göre yapılmıştır. Sonuçlar değişen Re sayısı aralığında Nusselt Sayısı, ısı taşınım katsayısı ve basınç düşümü grafikleri ile sunulmuştur. Re sayısının artması ve baz akışkan içerisindeki nanopartikülün hacimsel fraksiyon oranının artması ile taşınım katsayısı önemli bir şekilde artmıştır. Artan Re sayılarında bu etki daha da belirgin hale gelmektedir. Artan hacim fraksiyonlarında Nu sayısında bir azalma söz konu olmaktadır. Ortalama Nu sayısındaki bu azalma, suya nanopartikül ilave edilmesi sonucunda akışkanın ısı iletim katsayısında meydana gelen artışın, akışın ısı taşınım katsayısında meydana gelen artıştan daha fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Baz akışkan içerisindeki nanopartikül oranının artması ile basınç düşümü artmaktadır. Basınç düşümündeki bu duruma sebebiyet veren ise viskozitede meydana gelen artıştır.

Bu çalışmada düz bir mikrokanal içerisindeki hibrid nanoakışkanın ısıl ve akış karakteristikleri incelenmiştir. Bunun için hibrid nanoakışkanlar kullanılmıştır. Baz sıvıya nanoakışkan kullanımı ile suyun ısıl iletkinliği arttırılarak ısı transferinde iyileştirmeler sağlanmaktadır. Birden fazla nanopartikülün çeşitli hacim fraksiyonlarında baz sıvıya ilave edilmesi ile hibrid nanoakışkan kavramı ortaya çıkmaktadır. Bu sayede tek çeşit partikül ile elde edemediğimiz ısıl verim artışını elde etme fırsatı yakalamaktayız. Çalışmada baz akışkan olarak su kullanılmış olup nanopartikül olarak Al2O3 ve CuO kullanılmıştır. Hacim fraksiyonu olarak %1, %2, %3, %4, %5 oranlarında baz akışkana nanopartikül ilave edilmiştir. Laminer akış rejiminde gerçekleştirilen sayısal çalışmada Reynolds sayıları 100, 300, 700, 1000 olarak ele alınmıştır. Bu çalışmada sonlu hacimler metoduna dayanan ANSYS Fluent yazılımı kullanılmıştır. Analizler tek fazlı akış yöntemi esasına göre yapılmıştır. Sonuçlar değişen Re sayısı aralığında Nusselt Sayısı, ısı taşınım katsayısı ve basınç düşümü grafikleri ile sunulmuştur. Re sayısının artması ve baz akışkan içerisindeki nanopartikülün hacimsel fraksiyon oranının artması ile taşınım katsayısı önemli bir şekilde artmıştır. Artan Re sayılarında bu etki daha da belirgin hale gelmektedir. Artan hacim fraksiyonlarında Nu sayısında bir azalma söz konu olmaktadır. Ortalama Nu sayısındaki bu azalma, suya nanopartikül ilave edilmesi sonucunda akışkanın ısı iletim katsayısında meydana gelen artışın, akışın ısı taşınım katsayısında meydana gelen artıştan daha fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Baz akışkan içerisindeki nanopartikül oranının artması ile basınç düşümü artmaktadır. Basınç düşümündeki bu duruma sebebiyet veren ise viskozitede meydana gelen artıştır.