Dairesel bir Mikrokanalda SiO2 Nanoakışkanların Isı Transferi ve Basınç Düşümü Karakteristiklerinin İncelenmesi
Investigation of Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of SiO2 Nanofluids in a Circular Microchannel
Yazar: Şahin, Bayram; Bayramian, Hourieh; Mandev, Emre; Manay, Eyüphan
Dergi: Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Vol. 9 No. 1, 2018
Anahtar kelimeler: Mechanical Engineering ; Makine Mühendisliği ; Nanoakışkan,mikrokanal,ısı transferi,SiO2,basınç düşümü ; Nanoparticle,microchannel,heat transfer,SiO2,pressure drop

Endüstriyeluygulamalarda ısı transferinin artırılması sıkça karşılaşılan ve sürekligeliştirme ihtiyacı duyulan bir mühendislik problemidir. Son yıllarda ısıtransferi iyileştirmesinde sıklıkla kullanılan bir yöntem de nanoakışkankullanımıdır. İş yapan akışkan içerisine nanometre boyutlarında partiküllerineklenmesi, akışkanın ısı transferi performansını artıran bir uygulamadır. Buçalışmada, sabit ısı akısı sınır şartlarında, 700 µm çapında dairesel birmikrokanalda SiO2-saf su nanoakışkanlarının ısıl performansları vebasınç düşümleri deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada %0.2, %0.4, %0.8 ve%1.2 hacimsel orandaki nanoakışkanlar, saf suya 15 nm partikül çapında SiO2nanopartikülleri ilave edilerek hazırlanmıştır. Sıcaklık, debi ve basınçölçümleriyle ısı taşınım katsayısı, Nusselt sayısı, basınç düşümü ve sürtünmefaktörü değerleri belirlenmiştir.  Ayrıcaısıl performans ve basınç düşümü analizleri için gerekli olan ısıl iletkenlikve viskozite özellikleri deneysel olarak saptanmıştır. Çalışma sonucundaNusselt sayısının Reynolds sayısı ve partikülün hacimsel oranındaki artışlaarttığı gözlenmiştir. Nanoakışkan kullanımıyla maksimum ısı transferi artışı Re= 2160 civarında ve %1.2 hacimsel oranda saf suya göre yaklaşık % 20 civarındaolmuştur. Yüksek Reynolds sayılarında tüm akışkanların sürtünme faktörüdeğerleri birbirine çok yakın iken, Reynolds sayısı azaldıkça hacimsel partiküloranının sürtünme faktörün üzerindeki etkisi daha belirgin hale gelmiştir.Bütün hacimsel oranlarda nanoakışkanların sürtünme faktörü değerinin saf susürtünme faktörü değerinden yüksek olduğu belirlenmiştir.

Increasingthe heat transfer in industrial applications is a frequently encounteredengineering problem that requires continuous improvement. In recent years, acommonly used method of heat transfer enhancement is the useing nanofluids.Adding nanometer-sized particles into the working fluid is an application thatimproves the heat transfer performance of the fluid. In this work, thermalperformance and pressure drops of SiO2-pure water nanofluids in acircular microchannel with a diameter of 700 μm were investigatedexperimentally under constant heat flow boundary conditions. In the study,volumetric ratios of nanofluids were 0.2%, 0.4%, 0.8% and 1.2%.  These nanofluids were prepared by adding SiO2nanoparticles of 15 nm particle diameter to purified water. The values ​​ofheat transfer coefficient, Nusselt number, pressure drop and friction factorwere determined with temperature, flow rate and pressure measurements. Inaddition, the thermal conductivity and viscosity properties required forthermal performance and pressure drop analysis have been experimentallydetermined. As a result, it was observed that Nusselt number increased withincreasing Reynolds number and volumetric ratio of particle. With the use ofnanofluid, the maximum heat transfer enhancement was about 20% at Re = 2160 and1.2% particle volume fraction compared to pure water. While the friction factorvalues ​​of all fluids were very close to each other in the high Reynoldsnumbers, the effect of the volumetric particle ratio on the friction factorbecame more clear as the Reynolds number decreased. At all volume ratios it wasdetermined that the friction factor value of the nanofluids is higher than thepure water friction factor value.