Eş eksenli üç borulu ısı değiştiricilerinde nanoakışkan kullanımının sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, bir adet eş eksenli üç borulu ısı değiştiricisinin sayısal analizi gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışmalar ANSYS FLUENT 18.0 ticari programı ile yapılmıştır. Çalışma akışkanı olarak su ve dört farklı türde (Al2O3-su, CuO-su, SiO2-su, ZnO-su) nanoakışkan kullanılmıştır. Çalışmada farklı nanoparçacık hacimsel oranları (%1,0; %2,0; %3,0 ve %4,0) için çözümler tekrarlanmıştır. Sayısal çalışmalar türbülanslı akış şartlarında (3120<Re<5895) yapılarak, Realizable k-ε türbülans modeli ile modellenmiştir.Sayısal analizler sonucunda, Reynolds sayısının artması ile birim pompalama gücü başına düşen ısı transfer miktarı ve ısı değiştiricisi veriminin arttığı tespit edilmiştir. Bunun yanında nanoparçacık hacimsel oranının artan değişimi ile birim pompalama gücü başına düşen ısı transfer miktarı ve ısı değiştiricisi veriminin arttığı da görülmüştür. Yapılan analizlerden en verimli çalışma akışkanının %4,0 nanoparçacık hacimsel orana sahip Al2O3-su nanoakışkanı olduğu belirlenmiştir.

In this study, numerical analysis of a triple concentric tube heat exchanger wascarried out. Numerical studies were performed with the ANSYS FLUENT 18.0 commercial program. Water and four different types of nanofluids (Al2O3-water, CuO-water, SiO2-water, ZnO-water) were used as working fluids. Different nanoparticle volumetric ratios of nanofluids (1.0%; 2.0%; 3.0% and 4.0%) were used. Numerical studies were carried out under turbulent flow conditions (3120<Re<5895) and turbulent flow conditions were modeled by Realizable k-ε turbulence model.As a result of the numerical analysis, it was determined that the amount of heat transfer per unit pumping power and the efficiency of heat exchanger increased with the increasing Reynolds number. In addition to this, with the increasing of nanoparticle volumetric ratio, the heat transfer amount per unit pumping power and the heat exchanger efficiency increased also. The most efficient working fluid for this study was determined as Al2O3-water nanofluid with 4.0% nanoparticle volume.