Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi

Mustafa Kılıç; Okan Özcan

doi:10.17341/gazimmfd.460548

Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi

Öz

Bu çalışmada; nanoakışkanların çarpan akışkan jet tekniği ile kullanılarak, yüksek ısı akılı bir yüzeyden olan ısı transferinin iyileştirilmesi sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada, düz bir bakır yüzeyden gerçekleşen ısı transferi, farklı Reynolds sayıları (Re= 12000, 14000, 16000, 18000), farklı parçacık çapları (Dp=10nm, 20nm, 40nm, 80nm), farklı hacimsel oranlar (φ= %2, %4, %6, %8) ve farklı tiplerde hazırlanan nanoakışkanlar (CuO-Su, NiO-Su, Cu-Su, saf Su) için incelenmiştir. Çalışmada PHOENICS HAD programının düşük Reynolds sayılı k-ε türbülans modeli kullanılmıştır. Sonuç olarak; Re sayısının Re=12000-18000 değerine arttırılması sonucunda ortalama Nusselt sayısında %28 oranında bir artış olduğu belirlenmiştir. Nanoparçacıkların çap boyutu 80nm’den 10nm’ye azaltıldığında ortalama Nusselt sayısında %13,2 oranında bir artış olduğu tespit edilmiştir. Farklı hacimsel oranlarda hazırlanan naoakışkanlarda ise; hacimse oran %4 değerinden sonra arttırılsa dahi, ısı transferinde belirgin bir artışa sebep olmadığı belirlenmiştir. Farklı tiplerde hazırlanan nanoakışkanların kullanıldığı durumda en iyi ısı transferi performansı Cu-Su nanoakışkanı kullanıldığı durumda elde edilmiştir. Cu-Su nanoakışkanı saf su kullanıldığı duruma göre Nu_ort’da %8,3 oranında bir iyileştirme göstermiştir. Ayrıca; modellemede kullanılan düşük Reynolds sayılı k-ε türbülans modelinin sıcaklık dağılımını ve akış özelliklerini iyi şekilde temsil edebildiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Çarpan akışkan jet,nanoakışkan; ısı transferi; hesaplamalı akışkanlar dinamiği;

Kaynakça

Choi, S.U.S., Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, ASME FED, 231, 99-105, 1995.
Sarkar, J., Ghosh, P., Adil, A., A review on hybrid nanofluids; resent research, development and applications, Renew. Sust. Energ. Rev., 43, 164-177, 2015.
Kasaeian, A., Eshghi, A.T., Sameti, M., A review on the applications of nanofluids in solar energy systems, Renew. Sust. Energ. Rev., 43, 584-598, 2015.
Suresh, S., Chandrasekar, S., Sekhar, C., Experimental studies on heat transfer and friction factor characteristics of CuO/water nanofluid under turbulent flow in a helically dimpled tube, Exp.Thermal Fluid Sci., 35, 542-549, 2011.
Assef, Y., Arab, D., Pourafshary, P., Application of nanofluid to control the fines migration to improve the performance of low salinity water flooding and alkaline flooding, J. Pet. Sci. Eng., 124, 331-340, 2014.
Selvakumar, P., Suresh, S., Convective performance of CuO/water nanofluid in an electronic heat sink, Exp., Thermal Fluid science, 40, 57-63, 2012.
Hadad, K., Rahimian, A., Nematollahi, M.R., Numerical study of single and two phase moldes of water/Al2O3 nanofluid turbulent force convestion flow in VVER-1000 nuclear reactor, Ann. Nucl. Energy, 60, 287-294, 2013.
Devdatta, P.K., Debendra, K.D., Ravikanth S.V., Application of nanofluids in heating building and reducing pollution, Applied Energy, 86, 2566-2573, 2009.

Ho, S.A., Hyungdae, K., Hanglin, J., Soon Ho, K., Wonpyo, C., Moo H.K., Experimental study of critical heat flux ebhancement during forced convective flow boiling of nanofluid on a short heated surface, Int.J. Multiphase flow, 36, 375-384, 2010.
Teamah, M.A., Dawood, M.M., Shehata, A., Numerical and experimental investigation of flow structure and behavior of Nanofluids flow impingement on horizontal flat plate, Experimental Thermal and Fluid Science, 74, 235-246, 2015.
Manca O., Ricci D., Nardini S., Lorenzo G., Thermal and fluid dynamics behaviours of confined laminar impinging slot jets with nanofluids, International Communications in Heat and Mass Transfer, 70,15-26, 2016.
Lv J., Chang S., Hu C., Bai M., Wang P., Zeng K. Experimental investigation of free single jet impingement using Al2O3 - water nanofluid. International Communications in Heat and Mass Transfer, 88, 126–135, 2017.
Khaleduzzaman, S.S., Sohel, M.R., Saidur, R., Mahbubul, I.M., Akash, B.A., Selvaraj, J., Energy and exergy analysis of alümina-water nanofluid for an electronic liquid cooling system, International Communication in Heat and Mass Transfer, 57, 118-127, 2014.
Modak M., Srinivasan S., Garg K., Chougule S.S., Agarwal M.K., Sahu S.K., Experimental investigation of heat transfer characteristics of the hot surface using Al2O3-water nanofluids, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 91, 104–113, 2015.
Wang B.X., Zhou L.P., Peng X.F. Surface and size effects on the specific heat capacity of nanoparticles, International Journal of Thermophysics, 27(1), 139–151, 2006.
Sun B., Qu Y., Yang D., Heat transfer of single impinging jet with Cu nanofluids, Applied Thermal Engineering, 102, 701-707, 2016.
Umer A., Naveed S., Ramzan N., Experimental study of laminar forced convection heat transfer of deionized water based copper (I) oxide nanaofluids in tube with constant wall heat flux, Heat Mass Transfer, 52, 2015-2025, 2015.
Lv, J., Hu, C.,Bai, M., Zeng, K.,Chang, S., Gao, D., Experimental investigation of free single impingement using SiO2-water nanofluid, Experimental Thermal and Fluid Science,84, 39-46, 2017.
Singh, M., Yadav, D., Arpit S., Mitra S., Saha, S.K., Effect of nanofluid concentration and composition on laminer jet impinged cooling of heated steel plate, Applied Thermal engineering, 100, 237-246, 2016.
Kilic, M. ve Ozcan, O., Numerical investigation of heat transfer and fluid flow of nanofluids with impinging jets, International Conference On Advances and Innovations in Engineering (ICAIE), 434-440, 2017.
Nayak, S.K., Mishra, P.C., Parashar, S.K., Enhancement of heat transfer by water –Al2O3 and water-TiO2 nanofluids jet impingement in cooling hot surface steel surface, Journal of Experimental Nanoscience, 11, 1253-1273, 2016.
Alawi O.A., Azwadi N., Sidik C., Wei H., Hao T., Kazi S. N., Thermal conductivity and viscosity models of metallic oxides nanofluids, International Journal of Heat and Mass Transfer, 116, 1314–1325, 2018.
Yan, W.M., Liu, H.C., Soong, C.Y. ve Yang, W.J., Experimental study of impinging heat transfer along rib-roughened walls by using transient liquid crystal technique, Heat and Mass Transfer, 48, 2420-2428, 2005.
Kilic, M., Çalışır, T. ve Başkaya, Ş., Experimental and numerical study of heat transfer from a heated flat plate in a rectangular channel with an impinging Jet, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39(1), 329-344, 2017.
McGuinn, A., Persoons, T., O’donovan T., Murray, D., Surface heat transfer from an impinging synthetic air jet, International Journal of Heat and Mass Transfer, 20, 1333-1338, 2007.
Lin Z.H., Chou Y.J., Hung Y.H., Heat transfer behaviors of a confined slot jet impingement, international journal of heat and mass transfer, 49, 2760-2780, 1996.
Isman, M. K., Pulat, E., Etemoglu, A. B., ve Can, M., Numerical investigation of turbulent impinging jet cooling of a constant heat flux surface, Numerical Heat Transfer, 53(10),1109-1132, 2008.
Dagtekin I., Oztop H., Heat transfer due to double laminar slot jets impingement onto an isothermal wall one side closed long duct, Int. Journal of Heat and Mass Transfer, 35, 65-75, 2007.
Kilic M., Başkaya Ş., Farklı geometride akış yönlendiriciler ve çarpan jet kullanarak yüksek ısı akılı bir yüzeyden olan ısı transferinin iyileştirilmesi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32(3), 693-707, 10.17341/gazimmfd.337616, 2017.
Hremya C., Miller S., Mallo T., Sinclai, J., Comparison of low Reynolds number k-ε turbulence models in predicting heat transfer rates for pipe flow, Int. J. Heat Mass Transfer. Vol 41 (11), 1543-1547, 1998.
Pak, B. C., Cho, Y. I. Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles, Experimental Heat Transfer an International Journal, 11(2), 151–170,1998.
Corcione M., Empirical correlating equations for predicting the effective thermal conductivity and dynamic viscosity of nanofluids. Energy Conversion and Management, 52(1), 789–793, 2011.
Batchelor G. K., Effect of Brownian-Motion on bulk ttress in a suspension of spherical-particles. Journal of Fluid Mechanics, 83(1), 97–117, 1977.
Li Q., Xuan Y., Yu F., Experimental investigation of submerged single jet impingement using Cu-Water Nanofluid. Applied Thermal Engineering, 36(1), 426–433, 2012.
Wang, P., Lv, J., Bai, M., Wang, Y., Hu, C., A numerical investigation of impinging jets cooling with nanofluids, Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering, 18(4), 329-353, 2014.
Feng, Y., Kleinstreuer, C., Nanofluid convective heat transfer in a parelleldisk system, Int.J.Heat Mass Transfer, 53(4), 4619-4628, 2010.
Li, Y., Zhou J., Tung, S., Tung, S., Schneider, E., Xi, S., A review on development of nanofluid preperation and characterization, 196, 89-101, 2009.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

-

Bölüm

-

Yazarlar

Mustafa Kılıç

Okan Özcan Bu kişi benim

Yayımlanma Tarihi

29 Mayıs 2019

Gönderilme Tarihi

17 Nisan 2018

Kabul Tarihi

-

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2019 Cilt: 34 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460548

IZ

https://izlik.org/JA24TF69SF

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Kılıç, M., & Özcan, O. (2019). Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 1501-1516. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460548

AMA

1.Kılıç M, Özcan O. Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. GUMMFD. 2019;34(3):1501-1516. doi:10.17341/gazimmfd.460548

Chicago

Kılıç, Mustafa, ve Okan Özcan. 2019. “Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34 (3): 1501-16. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460548.

EndNote

Kılıç M, Özcan O (01 Mayıs 2019) Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34 3 1501–1516.

IEEE

[1]M. Kılıç ve O. Özcan, “Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi”, GUMMFD, c. 34, sy 3, ss. 1501–1516, May. 2019, doi: 10.17341/gazimmfd.460548.

ISNAD

Kılıç, Mustafa - Özcan, Okan. “Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/3 (01 Mayıs 2019): 1501-1516. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460548.

JAMA

1.Kılıç M, Özcan O. Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. GUMMFD. 2019;34:1501–1516.

MLA

Kılıç, Mustafa, ve Okan Özcan. “Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 34, sy 3, Mayıs 2019, ss. 1501-16, doi:10.17341/gazimmfd.460548.

Vancouver

1.Mustafa Kılıç, Okan Özcan. Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. GUMMFD. 01 Mayıs 2019;34(3):1501-16. doi:10.17341/gazimmfd.460548

Cited By

Elektronik bir elemanın çarpan jet ve çapraz akış kombinasyonu ile soğutulmasında, kanatçık açısının akış ve ısı transferi karakteristikleri üzerindeki etkilerinin sayısal olarak incelenmesi

Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.799793

Numerical analysis of the effect of single and cascade air jets on heat and flow characteristics in plane surface heat sinks

Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1020711

Elmas-Su Nanoakışkanı Kullanılan Kanatçıklı ve Farklı Yükseklikli Birleşik Jet Akışlı Kanallarda Yüzeylerin Soğutulması

Journal of Polytechnic

https://doi.org/10.2339/politeknik.1094865

Effects of geometrical parameters on thermohydrodynamic performance of a bearing operating with nanoparticle additive oil

Industrial Lubrication and Tribology

https://doi.org/10.1108/ILT-12-2022-0369

Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi

Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster

Cited By

Elektronik bir elemanın çarpan jet ve çapraz akış kombinasyonu ile soğutulmasında, kanatçık açısının akış ve ısı transferi karakteristikleri üzerindeki etkilerinin sayısal olarak incelenmesi

Numerical analysis of the effect of single and cascade air jets on heat and flow characteristics in plane surface heat sinks

Elmas-Su Nanoakışkanı Kullanılan Kanatçıklı ve Farklı Yükseklikli Birleşik Jet Akışlı Kanallarda Yüzeylerin Soğutulması

Effects of geometrical parameters on thermohydrodynamic performance of a bearing operating with nanoparticle additive oil

Recent progress in food processing applications of air impingement technology: A review

Preservation of fruits through drying—A comprehensive review of experiments and modeling approaches

Cooling analysis and innovative design to increase heat transfer in sealed electronic devices