Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi

Yıl 2015, Cilt: 15 Sayı: 2, 1 - 12, 30.08.2015
https://doi.org/10.5578/fmbd.9381

Öz

Bu çalışmada, dik kenarlardan biri soğutulurken diğeri ısıtılan, alt ve üst kenarları yalıtılmış, bir kare kutu
ele alınmıştır. Kapalı kare kutunun içi, tek faz olarak ele alınan su bazlı nanoakışkan ile doludur.
Nanopartikül olarak Cu, Al2O3 ve TiO2 seçilmiştir. Çalışmada katı partiküllerin hacim fraksiyonunun
0.0 ≤ ߮ ≤ 0.2 aralığındaki değerleri göz önüne alınmıştır. Kare kutunun, sol dik kenardaki ısıtıcı
konumu, içindeki su bazlı nanoakışkan çeşidi ve katı hacim fraksiyonu değiştirilerek, sürekli rejimde
laminer doğal taşınım ile meydana gelen ısı geçişi sayısal olarak incelenmiştir. Sol dik kenarda iki farklı
parçalı ısıtıcı kullanımının ısı geçişine ve hava sirkülasyonuna etkisi araştırılmıştır. Bu esnada sisteme
giren ısı sabit tutulmuş, ısıtıcı ve soğuk duvar izotermal kabul edilmiştir. Yönetici denklemler; süreklilik,
yoğunluk farkı için Boussinesq yaklaşımının kullanıldığı Navier-Stokes denklemleri ve enerji denklemi
Fluent® yazılımı aracılığıyla çözülmüştür. Çözümde SIMPLE algoritması ve taşınım terimlerinin
ayrıklaştırılmasında ikinci mertebeden ayrıklaştırma seçeneği kullanılmıştır. Rayleigh sayısı 10
3 − 5 × 10 8 arasında değiştirilmiş, sürekli rejimde ısıtıcıdan ortama geçen ısının hesabının bir ölçüsü olarak
soğuk duvar yüzeyi üzerinden ortalama Nusselt sayısı hesaplanmıştır. Bu parametrik çalışma sonucunda
Rayleigh sayısı, ısıtıcıların konumu, seçilen su bazlı nanoakışkan çeşidi ve katı partiküllerin hacim
fraksiyonu değiştirilerek parametrik analizleri yapılmış, ısıtıcıların soğutulması açısından elde edilen
sayısal değerler, akım çizgileri ve eş sıcaklık eğrileri ile verilmiştir.

Kaynakça

  • Abu-Nada,E., Oztop, H.F., 2009, Effects of inclination angle on natural convection in enclosures filled with Cu–water nanofluid, International Journal of Heat and Fluid Flow, 30, 669–678.
  • Baghbanzadeh, M., Rashidi, A., Rashtchian, D., Lotfi, R. and Amrollahi, A., 2012, Synthesis of spherical silica/multiwall nanostructures and investigation of thermal conductivity of related nanofluids, Thermochimica Acta, 549, 87-94. nanotubes hybrid
  • Ben-Cheikh, N., Chamkha, A. J., Ben-Beya, B., Lili, T., 2013, Natural convection of water-based nanofluids in a square enclosure with non-uniform heating of the bottom wall, Journal of Modern Physics, 4, 147- 159.
  • Brinkman, H.C., 1952, The viscosity of concentrated suspensions and solutions, The Journal of Chemical Physics, 2, 571–581.
  • Duangthongsuk, W. and Wongwises, S., 2009, Measurement of temperature-dependent thermal conductivity and viscosity of TiO2-water nanofluids, Experimental Thermal and Fluid Science, 33(4), 706- 714.
  • Duangthongsuk, W. and Wongwises, S., 2010, An experimental performance and pressure drop of TiO2-water nanofluids flowing under a turbulent flow regime, International Journal of Heat and Mass Transfer, 53(1-3), 334-344. on the heat transfer
  • Hernández Battez, A., González, R., Felgueroso, D., Fernández, J. E., del Rocío Fernández, M., García, M. A. and Peñuelas, I., 2007, Wear prevention behaviour of nanoparticle suspension under extreme pressure conditions, Wear, 263(7-12), 1568-1574.
  • Ho, C.J., Chen, M.W., Li, Z.W., 2008, Numerical simulation of natural convection of nanofluid in a square enclosure: effects due to uncertainties of viscosity and thermal conductivity, International Journal of Heat and Mass Transfer, 51, 4506–4516.
  • Ingole, S., Charanpahari, A., Kakade, A., Umare, S. S., Bhatt, D. V. and Menghani, J., 2013, Tribological behavior of nano TiO2 as an additive in base oil, Wear, 301(1-2), 776-785.
  • Jiao, D., Zheng, S., Wang, Y., Guan, R. and Cao, B., 2011, The tribology properties of alumina/silica composite nanoparticles as lubricant additives, Applied Surface Science, 257(13), 5720-5725.
  • Jou, R., ve Tzeng, S., 2006, Numerical research of nature convective heat transfer enhancement filled with nanofluids in rectangular enclosures, International Communications in Heat and Mass Transfer, 33(6), 727–736.
  • Jung, J.-Y., Oh, H.-S. and Kwak, H.-Y., 2009, Forced convective microchannels, International Journal of Heat and Mass Transfer, 52(1-2), 466-472. nanofluids in
  • Kahveci, K., 2010, Buoyancy Driven Heat Transfer of Nanofluids in a Tilted Enclosure, Journal of Heat Transfer, 132 (6), 12.
  • Kalin, M., Kogovšek, J. and Remškar, M., 2012, Mechanisms and improvements in the friction and wear behavior using MoS2 nanotubes as potential oil additives, Wear, 280-281, 36-45.
  • Khanafer, K., Vafai, K., Lightstone, M., 2003, Buoyancy- driven heat transfer enhancement in a two- dimensional International Journal of Heat and Mass Transfer, 46, 3639–3653. utilizing nanofluids,
  • Khedkar, R. S., Sonawane, S. S. and Wasewar, K. L., 2012, Influence of CuO nanoparticles in enhancing the thermal conductivity of water and monoethylene glycol Communications in Heat and Mass Transfer, 39(5), 665-669. International
  • Kole, M. and Dey, T. K., 2013, Enhanced thermophysical properties of copper nanoparticles dispersed in gear oil, Applied Thermal Engineering, 56(1-2), 45-53.
  • Kole, M. and Dey, T. K., 2013, Thermal performance of screen mesh wick heat pipes using water-based copper nanofluids, Applied Thermal Engineering, 50(1), 763-770.
  • Lee, J.-H., Hwang, K. S., Jang, S. P., Lee, B. H., Kim, J. H., Choi, S. U. S. and Choi, C. J., 2008, Effective viscosities and thermal conductivities of aqueous nanofluids containing low volume concentrations of Al2O3 nanoparticles, International Journal of Heat and Mass Transfer, 51(11-12), 2651-2656.
  • Lee, S. W., Park, S. D., Kang, S., Bang, I. C. and Kim, J. H., 2011, Investigation of viscosity and thermal conductivity of SiC nanofluids for heat transfer applications, International Journal of Heat and Mass Transfer, 54(1-3), 433-438.
  • Li, Q., Xuan, Y. and Yu, F., 2012, Experimental investigation of submerged single jet impingement using Engineering, 36, 426-433. Applied Thermal
  • Mahmoodi, M., 2011, Numerical simulation of free convection of nanofluid in a square cavity with an inside heater, International Journal of Thermal Sciences, 50, 2161-2175.
  • Nasiri, A., Shariaty-Niasar, M., Rashidi, A. M. and Khodafarin, R., 2012, Effect of CNT structures on thermal conductivity and stability of nanofluid, International Journal of Heat and Mass Transfer, 55(5-6), 1529-1535.
  • Oztop, H.F., Abu-nada, E., 2008, Numerical study of natural convection in partially heated rectangular enclosures filled with nanofluids, International Journal of Heat and Fluid Flow, 29, 1326–1336.
  • Ögüt, E. B., 2009, Natural convection of water-based nanofluids in an inclined enclosure with a heat source, International Journal of Thermal Sciences, 48, 2063–2073.
  • Öztuna, S. ve Kahveci, K., 2013, Natural convection heat transfer of nanofluids in a partially divided enclosure, Journal of Thermal Science and Technology, 33, 139- 154.
  • Pak, B. C. and Cho, Y. I., 1998, Hydrodynamic and Heat Transfer Study of Dispersed Fluids with Submicron Metallic Oxide Particles, Experimental Heat Transfer, 11(2), 151-170.
  • Pang, C., Jung, J.-Y., Lee, J. W. and Kang, Y. T., 2012, Thermal conductivity measurement of methanol- based nanofluids with Al2O3 and SiO2 nanoparticles, International Journal of Heat and Mass Transfer, 55(21-22), 5597-5602.
  • Philip, J. and Shima, P. D., 2012, Thermal properties of nanofluids, Advances in Colloid and Interface Science, 183-184, 30-45.
  • Saidur, R., Leong, K. Y. and Mohammad, H. A., 2011, A review on applications and challenges of nanofluids, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(3), 1646-1668.
  • Saleh, R., Putra, N., Prakoso, S. P. and Septiadi, W. N., 2013, Experimental investigation of thermal conductivity and heat pipe thermal performance of ZnO nanofluids, International Journal of Thermal Sciences, 63, 125-132.
  • Sharma, P., Baek, I.-H., Cho, T., Park, S. and Lee, K. B., 2011, Enhancement of thermal conductivity of ethylene glycol based silver nanofluids, Powder Technology, 208(1), 7-19.
  • Syam Sundar, L., Singh, M. K. and Sousa, A. C. M., 2013, Investigation of thermal conductivity and viscosity of Fe3O4 nanofluid for heat transfer applications, International Communications in Heat and Mass Transfer, 44, 7-14.
  • Wen, D. and Ding, Y., 2004, Experimental investigation into convective heat transfer of nanofluids at the entrance region under laminar flow conditions, International Journal of Heat and Mass Transfer, 47(24), 5181-5188.
  • Yu, W., Choi, S.U.S., 2003, The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids: a renovated Maxwell model, Journal of Nanoparticle Research, 5, 167–171.
  • Yu, W., Xie, H., Chen, L. and Li, Y., 2010, Investigation on the thermal transport properties of ethylene glycol- based nanofluids containing copper nanoparticles, Powder Technology, 197(3), 218-221.
  • Yu, W., Xie, H., Li, Y. and Chen, L., 2011, Experimental investigation on thermal conductivity and viscosity of aluminum nitride nanofluid, Particuology, 9(2), 187- 191.
  • Yu, W., Xie, H., Li, Y., Chen, L. and Wang, Q., 2012, Experimental investigation on the heat transfer properties of Al2O3 nanofluids using the mixture of ethylene glycol and water as base fluid, Powder Technology, 230, 14-19.
  • Zhang, B.-S., Xu, B.-S., Xu, Y., Gao, F., Shi, P.-J. and Wu, Y.-X., 2011, Cu nanoparticles effect on the tribological properties of hydrosilicate powders as lubricant additive for steel–steel contacts, Tribology International, 44(7-8), 878-886.
  • Zhang, X., Gu, H. and Fujii, M., 2007, Effective thermal conductivity and thermal diffusivity of nanofluids containing spherical and cylindrical nanoparticles, Experimental Thermal and Fluid Science, 31(6), 593- 599.
  • Zhou, G., Zhu, Y., Wang, X., Xia, M., Zhang, Y. and Ding, H., 2013, Sliding tribological properties of 0.45% carbon steel lubricated with Fe3O4 magnetic nano- particle additives in baseoil, Wear, 301(1-2), 753- 757.
Toplam 41 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Zerrin Sert

Çisil Timuralp

Yayımlanma Tarihi 30 Ağustos 2015
Gönderilme Tarihi 11 Haziran 2014
Yayımlandığı Sayı Yıl 2015 Cilt: 15 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Sert, Z., & Timuralp, Ç. (2015). Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(2), 1-12. https://doi.org/10.5578/fmbd.9381
AMA Sert Z, Timuralp Ç. Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. Ağustos 2015;15(2):1-12. doi:10.5578/fmbd.9381
Chicago Sert, Zerrin, ve Çisil Timuralp. “Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 15, sy. 2 (Ağustos 2015): 1-12. https://doi.org/10.5578/fmbd.9381.
EndNote Sert Z, Timuralp Ç (01 Ağustos 2015) Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 15 2 1–12.
IEEE Z. Sert ve Ç. Timuralp, “Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 15, sy. 2, ss. 1–12, 2015, doi: 10.5578/fmbd.9381.
ISNAD Sert, Zerrin - Timuralp, Çisil. “Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 15/2 (Ağustos 2015), 1-12. https://doi.org/10.5578/fmbd.9381.
JAMA Sert Z, Timuralp Ç. Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2015;15:1–12.
MLA Sert, Zerrin ve Çisil Timuralp. “Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 15, sy. 2, 2015, ss. 1-12, doi:10.5578/fmbd.9381.
Vancouver Sert Z, Timuralp Ç. Cidarına Isıtıcı Yerleştirilmiş Kapalı Kutu İçindeki Su Bazlı Nanoakışkanların Laminer Doğal Taşınımla Isı Transferi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2015;15(2):1-12.