Experimental Analysis of Graphene Based Nanofluids on Vehicle Radiator Cooling Performance

Abstract

In this experimental work, cooling performance of a vehicle radiator by using pure water, graphene oxide-pure water and graphene nano ribbon-pure water nanofluids was investigated. Experiments were performed by employing 3 different fluid inlet temperatures (36, 40 and 44 °C) and 4 different flow rates (0.6, 0.7, 0.8 and 0.9 m3h-1). Overall heat transfer coefficient (U) values were calculated using experimental datas for nanofluids. The vehicle radiator was cooled with air at constant velocity at a duct with rectangular cross-section. Increment in cooling performance was determined comparing U values for pure water and nanofluids according to obtained experimental datas. It was concluded that the highest average increment rates for U values were 6.9%, 32.0% and 18.9% for the 0.01% GO-pure water, 0.02% GO- pure water and 0.01% GNR- pure water nanofluids, respectively.

Keywords

• Carbon based nanofluids,vehicle radiator,cooling performance

Project Number

M-526

Grafen Tabanlı Nanoakışkanların Araç Radyatörü Soğutma Performansı Üzerindeki Etkisinin Deneysel Analizi

Abstract

Bu deneysel çalışmada, araç radyatörüne ait soğutma performansı saf su, grafen oksit (GO)-saf su ve grafen nano ribon (GNR) -saf su nanoakışkanları kullanılarak incelenmiştir. Deneyler 3 farklı akışkan giriş sıcaklığı (36, 40 ve 44 oC) ve 4 farklı debi (0.6, 0.7, 0.8 ve 0.9 m3 h-1) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel veriler kullanılarak nanoakışkanlara ait toplam ısı transferi katsayısı değerleri hesaplanmıştır. Araç radyatörü dikdörtgen kesitli bir kanal ile sabit hızda hava kullanılarak soğutulmuştur. Soğutma performansındaki artış, elde edilen deneysel verilere göre saf su ve nanoakışkanlar için toplam ısı transfer katsayıları karşılaştırılarak belirlenmiştir. U değerlerindeki en yüksek ortalama artış oranlarının %0.01 GO-saf su, %0.02 GO-saf su ve %0.01 GNR-saf su nanoakışkanları için sırasıyla %6.9, %32 ve için %18.9 oldukları sonucuna varılmıştır.

Keywords

• Karbon tabanlı parçacıklar,araç radyatörü,soğutma performansı

Supporting Institution

Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi

Project Number

M-526

Thanks

Bu deneysel çalışmayı M-526 proje numarasıyla Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi desteklemiştir.

References

1. Balandin AA, Ghosh S, Bao W, Calizo I, Teweldebrhan D, Miao F, Lau CN, 2008. Superior Thermal Conductivity of Single-Layer Graphene. Nano Letters, 8 (3): 902-907.
2. Canbolat AS, Türkan B, Yamankaradeniz R, Can M, Etemoğlu AB, 2014. Otomobil Radyatörlerinde Boru Sayısının Isıl Performansa ve Etkenliğe Etkisinin İncelenmesi. 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, 26 – 27 Mayıs 2014, Bursa.
3. Das SK, Choi SUS, Yu W, Pradeep T, 2008. Nanofluids: Science and Technology. John Wiley&Sons.
4. Eravcu F, 2016. Karbon Tabanlı Nanomalzemelerin Sentezi, Karakterizasyonu, Reolojisi, Isıl İletkenliği ve Kararlılığı. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
5. Hajjar Z, Rashidi A, Ghozatloo A, 2014. Enhanced Thermal Conductivities of Graphene Oxide Nanofluids. International Communications In Heat and Mass Transfer, 57 (2014): 128-131.
6. Holman JP, 2001. Experimental Methods For Engineers. 7th Edition, Wiley, New York.
7. Hong KS, Hong TK, Yang HS, 2006. Thermal conductivity of Fe nanofluids depending on the cluster size of nanoparticles. Applied Physics Letters. 88 (7): 1-3.
8. Hummers WS, Offeman RE, 1958. Preparation of Graphitic Oxide. American Chemistry Society, 80: 13-39.

9. Hung YH, Teng TP, Teng TC, Chena JH, 2012. Assessment of heat dissipation performance for nanofluid. Applied Thermal Engineering, 32: 132-140.
10. Hwan L, KyoSik H, SeokPil J, ByeongHo L, JunHo K, Choi S U S, ChulJin C, 2008. Effective viscosities and thermal conductivities of aqueous nanofluids containing low volume concentrations of Al2O3 nanoparticles. International Journal of Heat and Mass Transfer, 51 (11-12): 2651-2656.
11. Jang SP, Choi SUS, 2007. Effects of various parameters on nanofluid thermal conductivity. Journal of Heat Transfer, 129 (5): 617-623.
12. Karabulut K, Yapıcı K, Buyruk E, Kılınç F, 2015. Karbon Nanotüp İçeren Nanoakışkanın Isı Transferi Artışı ve Basınç Düşüşü Performansının Deneysel ve Sayısal Olarak İncelenmesi. 20. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, 2-5 Eylül 2015, Balıkesir, s.96-105.
13. Kılınç F, 2015. Oto Radyatörlerde Nanoakışkan Kullanılarak Isı Aktarım Performansının Arttırılması. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
14. Kulkarni DP, Vajjha RS, Das DK, Oliva D, 2008. Application of Aluminum Oxide Nanofluids in Diesel Electric Generator as Jacket Water Coolant. Applied Thermal Engineering, 28 (14-15): 1774-1781.
15. Naik RG, Mohite AS, Dadi JF, 2016. Experimental Evaluation of Heat Transfer Rate in Automobile Cooling System by Using Nanofluids. Asme International Mechanical Engineerinrg Congress and Exposition, 13–19 November 2015, Texas, USA, 8A.
16. Nieh HM, Teng TP, Yu CC, 2014. Enhanced heat dissipation of a radiator using oxide nano-coolant. International Journal of Thermal Science, 77: 252–261.
17. Novoselov K, Geim AK, Morozov S, Jiang D, Grigorieva MKI, Dubonos S, Firsov A, 2005. Two-Dimensional Gas of Massless Dirac Fermions in Graphene. Nature International Journal of Science, 438 (7065): 197-200.
18. Pak BC, Cho YI, 1998. Hydrodynamic and Heat Transfer Study of Dispersed Fluids with Submicron Metallic Oxide Particles. Experimental Heat Transfer, 11 (2): 151-170.
19. Peyghambarzadeh SM, Hashemabadi SH, Naraki M, Vermahmoudi Y, (2013). Experimental Study of Overall Heat Transfer Coefficient In The Application Of Dilute Nanofluids In The Car Radiator. Applied Thermal Engineering, 52 (1): 8-16.
20. Singh V. Joung D, Zhai L, Das S, Khondaker KI, Seal S, 2012. Graphene Based Materials: Past, Present and Future. Progress in Materials Science, 56 (2011): 1178-1271.