Mikrokanallı ısı değiştiricilerinde karbon nanotüp/su nanoakışkanının kullanılması ve performans analizi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Makine Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2014

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ABDULLAH ARSLAN

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Nimeti Döner

Eş Danışman: Thierry Mare

Özet:

Günümüzde gelişen teknoloji ile elektronik sistemlerde ortaya çıkan aşırı ısınma problem oluşturmaktadır.  Aşırı ısınma problemi giderilmediği durumlarda sistemlerin kullanım ömrü kısalmakta hatta hiç kullanılamamaktadır.  Sistemlerin boyutları genelde küçük olması sebebiyle geleneksel soğutma sistemleriyle soğutmak, sistemin boyutunu olması gerekenden çok büyük yapmakta veya yeterli soğutma değerlerine ulaşılamamaktadır.  Bu sebeple ısı transferi kabiliyeti geleneksel akışkanlardan daha yüksek olan nanoakışkanların kullanılmasının daha uygun olduğu düşünülmüştür.  Mikro-kanal kullanımı sistemin ısı transferi kabiliyetini de artırmıştır.

Bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci kısımda, %0.01 hacimsel konsantrasyonlu karbon nanotüp/su nanoakışkanı mikro-kanallı ısı değiştiricisinde kullanılmış ve performans analizi yapılmıştır. Mikro-kanallı ısı değiştiricisi, bakır malzemeden imal edilmiş ve 49 kare kanala sahiptir.  Bu kanalların her biri 2.5 mm yüksekliğinde, 0.3 mm genişliğindedir.  Çalışma akışkanı olarak hem su hem de karbon nanotüp/su nanoakışkanı test edilmiştir.  Bu ilk kısımdaki performans testlerinde, basınç kaybı, Reynolds sayısı, ihtiyaç duyulan pompa gücü, sürtünme faktörü, Pouseille sayısı ve ısıl iletkenlik gibi değerler incelenerek karşılaştırılmıştır. Testler sonucunda, karbon nanotüp/su nanoakışkan kullanımının sistemdeki ısı transferi kabiliyetini artırdığı, ancak sistemin basınç kaybını da artırdığı ve bu nedenle gerekli pompa gücünün de daha fazla olması gerektiği tespit edilmiştir. İkinci kısımda, güneş kolektörlerinde mikro-kanallı ısı değiştiricisi uygulaması konusunda literatür araştırması yapılmış elde edilen bilgilere göre deney düzeneği hazırlanmış ancak deneysel çalışma gerçekleştirilememiştir.  Dolayısıyla eldeki bilgiler tezin sonunda çalışma 2 başlığı altında konulmuştur.

Sonuç olarak, nanoakışkan kullanımı sistemden istenilen ısı transferi değerini artırmaktadır.  Sistemde istenmeyen basınç kaybına etkisi olumsuz yönde çok küçük olması nedeniyle nanoakışkan kullanımı sistemlerde tercih edilmelidir.