NANOAKIŞKANLARIN KAYNAMA-YOĞUŞMA ISI TRANSFERİ KARAKTERİSTİKLERİNİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği (Dr), Türkiye

Tez Danışmanı: Adnan Sözen

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: Öğretim Üyesi Yetiştirme Programı (ÖYP)

Özet:

Yüksek ısı akıları ile karakterize edilen, taşınımla ısı transferinin bir çeşidi olan kaynama ve yoğuşma birçok mühendislik uygulamasında yaygın olarak karşılaşılan ısı transferi mekanizmalarındandır. Genelde sıvılar, ısı transferi uygulamalarında ana ısı taşıyıcılarıdır ve bu nedenle bir ısıl sistemin performansı iş akışkanının termofiziksel özelliklerine önemli ölçüde bağlıdır. Nanoakışkanlar geliştirilmiş ısıl özellikleri nedeniyle ısı sistemlerinde iş akışkanı olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında hekzagonal bor nitrür ve silika nanoparçacıkları içeren diklorometan tabanlı nanoakışkanların havuz kaynama ve yoğuşma ısı transfer karakteristikleri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Nanoparçacık derişiminin ısı transfer özellikleri üzerindeki etkilerini belirlemek için üç farklı hacimsel derişimde (%0,5, %1,0 ve %1,5) nanoakışkan çözeltileri hazırlanmış ve farklı ısı akısı koşulları altında test edilmiştir. Deneyler başlangıçta temel akışkan diklorometan için yapılmış, ardından temel akışkan içerisine nanoparçacık ilave edilmesinin ısı transfer özellikleri üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla her bir nanoakışkan çözeltisi için gerçekleştirilmiştir. Kaynama eğrileri, ısı akısıyla basıncın değişimleri, hem kaynama hem de yoğuşma işlemleri için ısı transfer katsayıları elde edilmiş ve diklorometan ile hazırlanan her bir iş akışkanı için viskozite ölçümleri yapılmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçlar ve sayısal analiz sonuçları birbirleriyle karşılaştırılmış ve temel akışkan içerisine nanoparçacık ilavesinin nanoparçacık tipi ve derişimine bakılmaksızın ısı transfer katsayılarında iyileşme sağladığı görülmüştür. Hekzagonal bor nitrür ve silika nanoparçacıkları içeren nanoakışkanlar ile yapılan deneylerde en büyük iyileştirme oranları kaynama ısı transferi katsayısı için sırasıyla %38,1 ve %26,1 olarak, yoğuşma ısı transferi katsayısı için ise sırasıyla %17,6 ve %28 olarak elde edilmiştir. Ayrıca hekzagonal bor nitrür-diklorometan nanoakışkanı ile karşılaştırıldığında silika-diklorometan nanoakışkanının viskozitesinin daha fazla arttığı gözlemlenmiştir.