Üçgen bir kavite içerisindeki nanoakışkanların konvektif ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Isı transferi akışkanlarının etkinliğinin artırılması amacıyla; ısıl iletkenliği yüksek, nanometrik boyutlardaki partiküllerin baz akışkana karıştırılmasıyla elde edilen nanoakışkanlar geliştirilmiştir. Günümüzde nanoakışkanların kullanım alanları giderek yaygınlaşmaktadır. Alan darlığı çekilen yerlerde, boru devrelerini içine alan üçgen geometriler kullanılarak alandan tasarruf sağlanacağı değerlendirilmektedir. Bu kapsamda yapılan çalışmada; içerisinden sıcak boru geçen, üçgen prizmatik ve su bazlı nanoakışkanlarla doldurulmuş bir kavite ele alınmış ve konvektif ısı transferi 2 boyutta sayısal olarak incelenmiştir. Analizler için ANSYS Fluent 14.0 paket programı kullanılmıştır. Çalışmada; sıcak borunun farklı konum ve çaplarının, farklı nanoakışkanların, ısıl iletkenlik ve viskozite modellerinin, Grashof sayısının ve nanopartikül konsantrasyonunun ısı transferi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar; üçgen kavitelerin alan darlığı yaşanan yerlerde, ısıtma veya soğutmanın arttırılması amacıyla kullanılabileceğini, Grashof sayısının artırılmasıyla ısı transferinin arttığını, nanopartiküllerin kullanımıyla ısı transferinin artırılabileceğini, ısı kaynağının çapının büyütülmesiyle ısı transferinin artacağını ve tabana yakın konumlandırılmasının daha verimli olacağını göstermiştir.

To increase the efficiency of heat transfer fluids; nanofluids have been developed. Nanofluids can be generated by dispersing nanometer-sized particules with high thermal conductivity in a base fluid. Today nanofluid applications are spreading wide. It is accepted that, in narrow places, using triangular cavities which covers pipes will provide space economy. Therefore in this study, a triangular cavity covering a hot pipe and which is filled with water based nanofluids is handled and convective heat transfer of the cavity is examinated numerically in 2 dimensions. ANSYS Fluent 14.0 software is used for the analyses. Effects of varied positions and diameters of the hot pipe, nanofluids, thermal conductivity and viscosity models, Grashof number and volume fraction of nanoparticles on heat transfer are studied. Results showed that, triangular cavities can be used for area economy and to increase heating and coolig efficiency. Heat transfer can be enhanced by using nanoparticules. Increase of Grashof number and diameter of heat source increases the heat transfer. The study also showed that positioning the heat source at the bottom of the cavity is more efficient.