Bir Nanoakışkanın Farklı pH Değerlerindeki Isı Transfer Katsayılarının Belirlenmesi ve Karar Ağacı Algoritması ile Modellenmesi
Öz
Boru içi akışlarda ısı transferini artırarak enerjiyi daha faydalı bir şekilde kullanabilmek önemlidir. Çünkü teknolojik gelişmelerle birlikte sanayi sektöründe artan bir enerji talebi mevcuttur. Bu nedenle araştırmacılar son yıllarda yeni nesil ısı transfer akışkanları üzerinde çalışmaktadırlar. Çalışmamızda, CuO (bakır oksit) nanopartikül üretimi yapıldı. Üretilen malzemenin nano malzeme özelliğine sahip olduğunu gösteren taramalı elektron mikroskopu (TEM) görüntü analizi ve X ışını kırınım yöntemi analizi (XRD) analizleri yapılmıştır. CuO nanopartiküllerle beraber saf su, etanol ve etilen glikol malzemeleri kullanılarak bir nanoakışkan elde edilmiştir. Elde edilen nanoakışkanın farklı pH değerlerinde ısı transfer katsayıları belirlenmiştir. Ayrıca farklı pH değerlerinde ısı transfer katsayıları ile Reynolds sayısı arasındaki ilişkiyi incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda Re değeri 887 ve 2290 iken ısı transfer katsayısı değeri sırasıyla 349,821 (W/m²°C) ve 374,253 (W/m²°C) olarak hesaplanmıştır. pH değeri 7.84 ve 9.95 iken ısı transfer katsayısı değeri sırasıyla 349,821 (W/m²°C) ve 374,253 (W/m²°C) olarak hesaplanmıştır. Deney çalışmaları ile hesaplanan ısı transfer katsayıları için karar ağacı (KA) algoritmaları kullanılarak tahminsel modeller elde edilmiştir. Elde edilen modellerin geçerliliğini belirlemek için, ortalama karesel hata (MSE), kök ortalama karesel hata (RMSE), ortalama mutlak yüzde hata (MAPE) analizleri yapılmıştır. Sonuç olarak pH değerleri arttıkça da nanoakışkanın ısı transfer katsayısı değerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Farklı Reynolds değerlerinde elde edilen nanoakışkanın ısı transfer katsayısı, Saf suya ait ısı transfer katsayından yaklaşım %13.3 oranında daha yüksek olduğu belirtilmiştir. Hesaplamalı zeka yöntemi olan KA algoritmasının nanoakışkanların termofiziksel özelliğini tahminlemesinde 0.891 MAPE değerine göre başarılı olduğu gösterilmiştir.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Maxwell J. C., A Treatise on Electricity and Magnetism, 1881. Second ed., Clarendon Press, Oxford, UK.
- Gürmen, S. Ebin, B., 2008. Nanopartiküller ve Üretim Yöntemleri-1, Metalurji Dergisi, 150, 31-38. Choi, S.U.S., 1995. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, The Proceedings of the 1995 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, San Francisco, USA, ASME, FED 231/MD 66, 99–105.
- Xu J.F., Zhang J.R., Du Y.W., 1996, Ultrasonic velocity and attenuation in nano- structured Zn materials, Mater Lett; 29, 131–4.
- Verma P., Chaturvedi P., Rawat J.S.B.S., 2007. Elimination of currentnon-uniformity in carbon nanotube field emitters, J Mater Sci: Mater Electron, 18, 677–80.
- Fotukian, S.M., Esfahany, M.N., 2010. Experimental study of turbulent convective heat transfer and pressure drop of dilute CuO/water nanofluid inside a circular tube, Int. Commun. Heat Mass Trans, 37, 214-219.
- Wang, X., Xu, X., Choi, S.U.S., 1999. Thermal conductivity of nanoparticle-fluid mixture. J. Thermophys Heat. Transf, 13(4), 474–480.
- Pak, B.C., Cho, Y.I., 1998. Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles, Exp. Heat Transf Int. J., 11(2), 151–170.
- Eastman, J. A., Choi, S. U. S., Li, S., Yu,W., Thompson, L. J., 2001. Anomalously Increased Effective Thermal Conductivity of Ethylene Glycol-Based Nanofluids Containing Copper Nanoparticles, Applied Physics Letters, 78, 718–720.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Mühendislik
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Mehmet Das
0000-0002-4143-9226
Türkiye
Yayımlanma Tarihi
31 Ağustos 2019
Gönderilme Tarihi
11 Nisan 2019
Kabul Tarihi
11 Temmuz 2019
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2019 Cilt: 12 Sayı: 2
Cited By
Effects of Different Turbulators on Heat Transfer in Smoke Tube Boilers and Modeling of These Effects with Machine Learning Algorithms
Journal of the Institute of Science and Technology
https://doi.org/10.21597/jist.803291