Endüstriyel mühendislik uygulamalarında kullanılan ısıl sistemlerde enerji verimliliği, işletme maliyetlerini etkileyen önemli konu başlıklarındandır. Isıl sistemlerin enerji verimliliğini; seçilen aracı akışkanların termo-fiziksel özelikleri ile sistemin geometrik, ısıl ve hidrodinamik tasarım değişkenleri etkilemektedir. Nanoakışkanlar, ısıl sistemlerde taşınımla ısı geçişinin iyileştirilmesi amacıyla konvansiyonel saf taşıyıcı sıvıların (KSTS) yerine önerilmektedir. Ancak, nanoakışkanların genel enerji verimliliğine etkileri, KSTSlarla karşılaştırmalı olarak yeterince tartışılmamıştır. Bu çalışmada, mini kanallı borularla üretilen prototip gövde borulu bir ısı değiştiricide, boru tarafında soğuyan Al2O3-su nanoakışkanlarının enerji verimliliğine etkileri deneysel incelenmiştir. Üç farklı hacimsel oranda (%0.2, %0.4 ve %0.8) hazırlanan nanoakışkanların, KSTS suya göre enerji verimliliğine etkileri iki farklı ölçütle (Performans Değerlendirme Ölçütü-PDÖ ve Verimlilik Değerlendirme Ölçütü-VDÖ) değerlendirilmiştir. Ayrıca sunulan çalışmaya benzer şekilde; literatürde yayımlanan, levhalı ısı değiştiricilerde (LID) ve gövde borulu ısı değiştiricilerde (GBID) nanoakışkanların kullanıldığı deneysel çalışmaların verileriyle, PDÖ ve VDÖ hesaplanarak, KSTSların ve nanoakışkanların enerji verimliliğine etkileri karşılaştırılmıştır. Literatürdeki deneysel verilerle hesaplanan enerji verimliliği sonuçları, sunulan çalışmanın deneysel enerji verimliliği sonuçlarıyla karşılaştırılarak tartışılmıştır. Sunulan çalışmadaki %0.2, %0.4 ve %0.8 hacimsel oranlı Al2O3-su nanoakışkanlarının PDÖlerinin ortalaması KSTS suya göre sırasıyla -%38, -%27.1 ve -%38.1 daha düşük iken, VDÖlerinin ortalaması da sırasıyla 0.62, 0.73 ve 0.61’dir. PDÖ ve VDÖ sonuçları, KSTSların enerji verimliliği bakımından, nanoakışkanlara göre daha üstün olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak; nanoakışkanların enerji maliyetleri bakımından, endüstriyel tesislerin ısıl sistemlerinde KSTSların yerine kullanılmasının uygun olmadığı elde edilmiştir. Ancak nanoakışanlar, düşük enerji verimliliği ve diğer dezavantajlarının önemsiz olduğu, yüksek ısı akısı (taşınım katsayısı) istenen, özel amaçlı ısıl sistemlerde, gerekli tüm önlemler alınarak ve çözümler uygulanarak kullanılabilir.
Enerji verimliliği Nanoakışkanlar Gövde borulu ısı değiştirici Isı geçişi Basınç düşümü
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Mikroakışkanlar ve Nanoakışkanlar |
Bölüm | Araştırma Makalesi |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 1 Kasım 2024 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2024 Cilt: 44 Sayı: 2 |