Bakır Oksit-Su ve Elmas-Su Nanoakışkanlı Birleşik Jet Akışlı Kanallarda Isı Transferi ve Akış Yapılarının Değerlendirilmesi
Evaluation of Heat Transfer and Flow Structures in Combined Jet Flow Channels with Copper Oxide-Water and Diamond-Water
Yazar: Karabulut, Koray
Dergi: Duzce University Journal of Science and Technology, Vol. 12 No. 1, 2022
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Çapraz akış-çarpan jet birleşik jet akış,Nanoakışkan,Sayısal ısı transferi,Kanatçık ; Combined jet flow with cross flow-impinging jet,Nanofluid,Numerical heat transfer,Fin

Bu çalışmada, sabit 1000 W/m2 ısı akısına sahip dairesel oyuklu ve yamuk modelli bakır plakalı yüzeylerden olan ısı transferi ve birleşik jet akışlı kanallardaki akış yapıları su, %2 hacimsel konsantrasyonlu CuO-Su (Bakır oksit)-Su ve Elmas-Su nanoakışkanları kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışma, sürekli ve üç boyutlu olarak k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programının kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Kanallara ayrıca jet girişinden itibaren D jet giriş çapı ölçüsündeki sabit bir uzaklıkta (N) 45o ve 90o açılı kanatçıklar eklenmiştir. Kanal yüksekliği 3D iken; akışkanların Re sayısı aralığı 5000-15000’ dir. Çalışmadan elde edilen sonuçların doğruluğu ve kabul edilebilirliği deneysel araştırmalar sonucu elde edilen eşitlik kullanılarak kanıtlanmıştır. Çalışmanın sonuçları, kanallardaki her bir model için ortalama Nu sayısının değişimleri olarak su ve nanoakışkanlar için kanatçıksız ve kanatçıklı durumlarda karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, CuO-Su nanoakışkanı için birleşik jet akışın hız ve sıcaklık konturu dağılımları farklı kanatçık açıları için sunulmuştur. Bununla birlikte, kanallardaki her üç desenli yüzeyin tümü için farklı Reynolds sayılarında performans değerlendirme sayıları (PEC) ve ortalama Nu sayısı (Num) ve yüzey sıcaklık değerleri (Tm) Re=5000 ve 15000 için analiz edilmiştir. Re=15000 için 90o kanatçıklı kanalda yamuk modelli yüzeyde sırasıyla Elmas-Su ve Bakır oksit-Su nanoakışkanları kullanılması durumları için kanatçıksız ve su akışkanı kullanılan kanallara göre Num sayısında %27,57 ve %26,11’ lik artışlar elde edilmiştir. Bunun yanı sıra, Re=15000 değerinde 90o açılı kanatçıklı kanallarda su akışkanı için PEC sayısı değerlerinin sırasıyla dairesel oyuklu ve yamuk modelli yüzeylerde Elmas-Su ve CuO-Su nanoakışkanlarına göre %1,1-%1,31 ve %0,82-%0,63 daha fazla oldukları tespit edilmiştir.

In this study, heat transfer from circular hollow and trapezoidal model copper plate surfaces with a constant heat flux of 1000 W/m2 and flow structures in combined jet flow channels were numerically investigated using water, 2% volumetric concentration CuO-Water (Copper oxide)-Water and Diamond-Water nanofluids. The numerical study was carried out steady and in three dimensions by using the Ansys-Fluent program with the k-ε turbulence model. In addition, 45o and 90o angled fins have been added to the channels at a fixed distance (N) in the size of the D jet inlet diameter from the jet inlet. While the channel height is 3D, the Re number range of the fluids is 5000-15000. The accuracy and acceptability of the results obtained from the study were proven by using the equation obtained as a result of experimental research. The results of the study were evaluated comparatively in the finless and finned conditions for water and nanofluids as variations in the average Nu number for each model in the channels. Also, the velocity and temperature contour distributions of the combined jet flow for the CuO-Water nanofluid were presented for different fin angles. However, performance evaluation numbers (PEC) at different Reynolds numbers and mean Nu number (Num) and surface temperature values (Tm) were analyzed for Re=5000 and 15000 for all three model surfaces in the channels. For Re=15000, 27.57% and 26.11% increases in the Num number were obtained compared to the channels without fin and water-fluid for the use of Diamond-Water and Copper oxide-Water nanofluids, respectively, on the trapezoidal model surface in the 90o finned channel. In addition, the PEC number values for water fluid in channels with 90o angled fins at Re=15000 value were found to be 1.1%-1.31% and 0.82%-%0.63 higher compared to Diamond-Water and CuO-Water nanofluids on the circular hollow and trapezoidal model surfaces, respectively.