Grafen tabanlı nanoakışkan kullanılan araç radyatöründe ekserji analizi

Abstract

Bu yüksek lisans tez çalışmasında otomobil radyatörlerinde Grafen tabanlı nanoakışkanların kullanılabilirliği sayısal olarak incelenmiştir. Hesaplamalarda daha önce yapılmış doktora çalışmasına ait deneysel veriler kullanılmıştır. Deneylerde taban akışkanı olarak saf su kullanılarak hacimce %0.01 ve %0.02 konsantrasyonda grafen nano ribon (GNR) ve grafen oksit (GO) nanoakışkanları kullanılmıştır. Deneyler 36 ℃, 40 ℃ ve 44 ℃ akışkan giriş sıcaklıklarında, 0.6 m^3/h, 0.7m^3/h, 0.8 m^3/h ve 0.9 m^3/h akışkan debilerinde gerçekleştirilmiştir. Deneyler için kullanılan otomobil radyatörü stadyum kesit alanlı kompakt ısı değiştiricisidir. Sistem bir fan kullanılarak sabit debide hava ile soğutulmuştur. Hava radyatör ile fan arasına dikdörtgen bir kanal yerleştirilerek radyatöre yönlendirilmiştir. Tüm sıcaklık ve debi değerleri için yapılan hesaplamalar sonucunda hacimce %0.01 GO nanoakışkanının ekserji verimi değerlerinin kullanılan diğer nanoakışkanların ekserji verimlerinden daha yüksek olduğu bulunmuştur. Yine hesaplamalar sonucunda %0.01 GO için hesaplanan ekserji yıkımı ve entropi üretimi değerleri diğer nanoakışkanlar için hesaplanan ekserji yıkımı ve entropi üretimi değerlerinden düşük olduğu görülmüştür. Hesaplamalar sonucunda her iki nanoakışkan içinde %0.01 konsantrasyonun daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Akışkanın radyatöre giriş sıcaklığı ve debisi arttığında ekserji verimlerininde arttığı görülmüştür. Bunun yanında ekserji yıkımı değerlerininde yine debi ve sıcaklıkla doğru orantılı olarak yükseldiği görülmüştür. Su ile kıyaslandığında en iyi performansa sahip nanoakışkanın %0.01 GO olduğu görülmüştür. 44 ℃ sıcaklık ve 0.9 m^3/h debi için yapılan hesaplamalar sonucunda su için ekserji verimi %95.18 olarak bulunurken, %0.01 GO için ekserji verimi değeri %94.93 olarak bulunmuştur. Nanoakışkan olduğu, akış yapısının tersinmezliklere ve entropi üretimine neden olacağı göz önüne alındığında bu değer oldukça dikkat çekicidir. Nanoakışkan teknolojilerinin hızla gelişmesi ve saf suya kıyasla %0.01 GO' in ısı transferinde sağladığı artış göz önüne alındığında, hacimce %0.01 konsantrasyona sahip Grafen oksit nanoakışkanının suya alternatif olarak iyi bir ısı transferi akışkanı olduğu sonucuna varılmıştır.

In this graduate thesis study, the availability of graphene based nanofluids in automobile radiators is numerically examined. Experimental data of the previously performed doctoral studies were used in the calculations.In the experiments, using pure water as the base fluid, graphene nano-ribbon (GNR) and graphene oxide (GO) Nanofluids were used in 0.01% of the volume and 0.02% concentration. The experiments were carried out at 36 ℃, 40 ℃ and 44 ℃ fluid inlet temperatures, 0.6 m^3/h, 0.7 m^3/h, 0.8 m^3/h and 0.9 m^3/h fluid flow rates. The automobile radiator used for experiments has been used in the compact heat exchanger with the stadium cross-section area. The system is cooled by air using a fan. The air radiator and the fan are placed in a rectangular duct and directed to the radiator. As a result of the calculations for all temperature and flow rates, %0.01 of the volume was found to be higher than the exergy efficiency of the other nanofluids used in the yield values of the GO nanofluid. Again, as a result of the calculations, the exergy destruction and entropy production values calculated for %0.01 GO were lower than the value of exergy destruction and entropy production calculated for other nanofluids. As a result of the calculations, the concentration of %0.01 in both nanofluids has given better results. It has been seen that the fluid increases in the efficiency of the radiators when the inlet temperature and flow rate increase.In addition, the values of exergy destruction were increased. The best performing nanofluid compared to water was %0.01 GO. As a result of the calculations for 44 ℃ temperature and 0.9 m^3/h flow rate, the exergy efficiency for water was %95.18, while %0.01 GO of the yield value for was %94.93. This value is remarkable, given that it is a nanofluid, that the flow structure will cause the production of tersinetities and entropy. Given the rapid development of nanofluid technologies and the increase in heat transfer by %0.01 GO's compared to pure water, %0.01 GO of has been concluded as an alternative to water as a good heat transfer fluid.