Nanoakışkanların ısı geçişi başarımının sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Nano boyutlu katı parçacıklar ile bir ana akışkanın bir arada bulunduğu akışkan yapısı nanoakışkan olarak adlandırılır. Nanoakışkanlar yüksek ısı iletim katsayıları sebebiyle ısı geçişi arttırımı için gelecek vaat etmektedirler. Literatürde, nanoakışkanların ısı iletim katsayıları ile ilgili çeşitli sonuçlar mevcuttur. Öte yandan söz konusu ısı iletim katsayısı artışına sebep olan mekanizmalar konusu henüz tam olarak aydınlanmamıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde, nanoakışkanların ısı iletim katsayıları ile ilgili detaylı bir literatür taraması yapılmıştır. Deneysel çalışmalar, parçacık hacim konsantrasyonu, parçacık boyutu ve sıcaklık gibi parametrelerin ısıl iletim katsayısına etkisinin incelenmesi suretiyle özetlenmiştir. Ayrıca, nanoakışkan ısı iletim katsayısı artışlarını açıklamak için önerilen mekanizmalar ve ilgili ısı iletim katsayısı modelleri açıklanmıştır.Taşınımla nanoakışkan ısı geçişi konusundaki araştırmalar, nanoakışkanların ısı geçişi donanımlarında kullanılabilmesi açısından önem arz etmektedir. Son dönemde yapılan deneysel çalışmalar, nanoakışkanlarla elde edilen ısı geçişi arttırımının, ilgili ısı iletim katsayısı artımından yüksek olduğunu göstermiştir. Bu çalışmanın ilerleyen bölümlerinde nanoakışkanlarda taşınımla ısı geçişi konusu ele alınmıştır. Son bölümde ise nanoakışkanların doğal taşınım ile ısı geçişi sayısal olarak incelenmiştir. Nanoakışkanların ısı geçişi başarımları, hacim konsantrasyonu, Grashof sayısı, katı parçacık çeşidi ve ana akışkan çeşidine göre araştırılmıştır.

A nanofluid is the suspension of nanoparticles in a base fluid. Nanofluids are promising fluids for heat transfer enhancement due to their anomalously high thermal conductivity. At present, there are significant results in nanofluid thermal conductivity data in the literature. On the other hand, thermal conductivity enhancement mechanisms of nanofluids have not been fully understood yet. In the first part of this study, a detailed literature review about the thermal conductivity of nanofluids is performed. Experimental studies are discussed in terms of the effects of some parameters such as particle volume fraction, particle size, and temperature on the thermal conductivity of nanofluids. Enhancement mechanisms proposed to explain nanofluid thermal conductivity are also summarized and associated thermal conductivity models are explained.Research about the heat transfer performance of nanofluids is important for the practical application of nanofluids in heat transfer devices. Recent experiments showed that heat transfer enhancement of nanofluids exceeds the thermal conductivity enhancement of nanofluids. The next part of this study, convective heat transfer in nanofluids are discussed. In the last part, natural convection heat transfer in nanofluids are numerically investigated. The effects of solid volume fraction, Grashof number, particle material and base fluid on heat transfer characteristics of nanofuids are discussed.