Faz değiştiren madde içeren nanokapsül sentezi ve nanoakışkan hazırlanmasında kullanımı

Abstract

Bu çalışmada, ara yüzey polimerizasyonu yöntemi kullanılarak poliüretan kabuk malzemesine ve n-nonadekan çekirdek malzemesine sahip nano kapsüller sentezlenmiştir. Sentezlenen kapsüller ile hacimce %0,42, %0,84, %1,68 katı oranlarına sahip etilen glikol ve su bazlı nano akışkanlar hazırlanarak bu nano akışkanların farklı sıcaklıklar için yoğunluk, viskozite, ısı iletim katsayıları ve özgül ısıları belirlenmiştir. Su bazlı nanoakışkanlar ile çift borulu bir ısı değiştiricide ısı transferi çalışmaları yapılmıştır. DSC analizleri ile erime/katılaşma sıcaklıkları ve faz değişim entalpileri poliüretan-nonadekan nanokapsüller için sırasıyla 31.90°C -30.34°C ve 92.846 J/g-91.862 J/g olarak belirlenmiştir.Deneysel çalışmalar sonucunda 55-165 nm aralığında nano kapsüller elde edilmiştir ve kapsül boyutunun ortalama 100 nm olduğu belirlenmiştir. Hem su bazlı hem de etilen glikol bazlı süspansiyonların viskoziteleri temel akışkanın viskozite değerinden daha büyük çıkmıştır. Ayrıca hacimsel katı oranı arttıkça viskozite artmış, sıcaklık artırıldıkça ise viskozite değeri düşmüştür. Su bazlı süspansiyonlara ait ısı iletim katsayıları 0,527-0,656 W/mK aralığında ve etilen glikol bazlı süspansiyonlara ait ısı iletim katsayıları 0,247-0,255 W/mK aralığında elde edilmiştir. Nu sayılarında ki iyileşme %1,68 katı oranı için %18'dir.

In this study nano capsules with polyurethane shell and n-nonadecane core were synthesized using interface polymerization technique. Density, viscosity, heat transfer coefficient and heat capacity of the solutions with 0,42%, 0,84%, 1,68% volume fraction were measured. Solutions were prepared with two different base fluids which were water and ethylene glycol. Heat transfer experiments were conducted with water based nanofluids at double pipe heat exchanger system. Melting and freezing points and phase change entalpies of polyurethane/nanodecane nanocapsules were measured with DSC analysis are 31.90°C -30.34°C ve 92.846 J/g-91.862 J/g, respectively.It is experimentally determined that the average nanocapsule size is 100 nm, changing in the range of 55-165 nm.It was observed that viscosities of water based and ethylene glycol based solutions are higher than base fluids. Viscosity of the solutions was increased with higher volumetric mass fraction. Viscosity of the solutions was decreased with higher temperature.Measured heat transfer coefficients were between 0,527-0,656 W/mK for water based fluids and 0,247-0,255 W/mK for ethylene glicol based fluids. Impovement ratio for Nusselt number is 18% for maximum solid rate.