Experimental investigation on thermal performance of Ag─water nanofluids

Abstract

Bu çalışma, gümüş-su nanoakışkanın ısıl iletkenliğinin, viskozitesinin ve tek fazlı doğal taşınımlı mini döngüdeki ısıl performansının deneysel olarak incelenmesini amaçlamaktadır.Deneyler de-iyonize su ve gümüş-su nanoakışkanlarla gerçekleştirilmiştir. Kütlesel olarak, yüzde 1,25 polivinilpirolidon ve yüzde 5 gümüş tanecikler içeren gümüş-su nanoakışkan temin edilmiş ve dört farklı konsantrasyona (kütlesel yüzde 0,25─1) seyreltilmiştir. Nanoakışkanların ısıl iletkenliği ve viskozitesi sırasıyla 3ω yöntemiyle ve Brookfield reometresiyle ile ölçülmüştür. Sistemin ısıl performansının belirlenmesi için ise, sistemde gerçekleşen ısı transferinin mümkün olan en yüksek ısı transfer miktarına oranını temsil eden etkinlik katsayısı kullanılmıştır. Deneyler sırasında, döngünün ısıtıcı gücü ve eğim açısı gibi çalışma parametreleri, sırasıyla 10-50 Watt ve 0-60 derece olarak değiştirilmiştir. Bunlara ek olarak, polivinilpirolidon kullanımının gümüş-su nanoakışkanın ısıl iletkenliği, viskozitesi ve termal performansı üzerindeki etkisi tartışılmıştır ve elde edilen sonuçlar literatürdeki diğer çalışmalarla karşılaştırılmıştır.Sonuç olarak, deneylerden numunelerimizin literatürdeki değerlerden daha fazla viskoz ve ısıl olarak daha az iletken olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte, ölçümlerimizin literatürde yer alan polivinilpirolidon çözeltilerinin sonuçlarıyla daha uyumlu olduğu görünmektedir. Bütün nanoakışkan numunelerin, de-iyonize suya göre yüzde 8.6'ya (25 Watt) kadar iyileştirilmiş bir etkinlik katsayısına sahip olduğu ve sistemin etkinliğinin, tüm ısıtıcı güçlerinde, tanecik konsantrasyonu ve eğim açısının artmasıyla, iyileşme gösterdiği sonucuna varılmıştır.

The goal of the present study is to investigate experimentally the thermal conductivity and viscosity of silver-water nanofluid and its thermal performance in a single-phase natural circulation mini loop.The experiments were performed both with silver-water nanofluids and de-ionized water. The silver-water nanofluid with 5 percent (in weight) concentration, which contains polyvinylpyrrolidone with 1.25 percent (in weight), was purchased. This sample was diluted with de-ionized water to four different concentrations of 0.25, 0.5, 0.75 and 1 percent (in weight). Thermal conductivity and viscosity of nanofluids were measured by 3ω method and Brookfield rheometer, respectively. An effectiveness factor was used to define the thermal performance of the mini loop. Throughout the experimental period, operating parameters such as inclination angle and input power to the heater of the loop were varied in the range of 0 to 60° and 10 to 50 Watt, respectively. Moreover, the effect of using polyvinylpyrrolidone on thermal conductivity, viscosity and thermal performance of nanofluids has been discussed and the results were compared with other studies in the literature.As a result, the experiments showed that current samples were found to be more viscous and thermally less conductive than the values in the literature. However our measurements appear to be more compatible with polyvinylpyrrolidone solution results in the literature. It is concluded that all nanofluid samples have an enhanced effectiveness factor up to 8.6 percent (25 Watt) than the de-ionized water and the effectiveness of the mini loop show an enhancement with increase in inclination angle and particle concentration at all applied power.