Improvement of Performance by Using MgO+CuO/Water and MgOAl2O3/Water Nanofluids in Sequential Heat Pipe Heat Exchangers: A Comparative Experimental Study

Öz

Systems used in pre-heating the required clean air; waste heat recovery units used in industry and many waste heat plants. In this study, it is aimed to improve the thermal performance of the heat pipe heat recovery system by using pure water and nanofluids in air to air heat recovery systems. The fact that nanofluids, which have recently found a lot of application area, have been used in the experimental setup has added originality value to the study. As working fluid, MgO+CuO/Water hybrid nanofluid and MgOAl2O3/Water nanofluid were used in the heat pipe heat exchanger. With the use of these nanofluids, the improvement rates of thermal performance of the heat recovery system relative to pure water have been determined and attempted to comment. In the condenser region, which is the lower part of the heat pipes, when the cold air velocity was 0.751 m/s and Re=12300, it was measured that there was 77 % improvement for MgO+CuO/Water hybrid nanofluid and 91 % for MgOAl2O3/Water nanofluid.

Anahtar Kelimeler

• Heat pipe,heat recovery,nanofluid

Sıralı Tip Isı Borulu Isı Değiştiricilerinde MgO+CuO/Su ve MgOAl2O3/Su Nanoakışkanları Kullanılarak Performansın İyileştirilmesi: Karşılaştırmalı Deneysel Çalışma

Öz

Gerekli temiz havanın ön ısıtılmasında kullanılan sistemler; sanayide ve birçok atık ısı tesislerinde kullanılan atık ısı geri kazanım üniteleridir. Bu çalışmada havadan havaya ısı geri kazanım sistemlerinde saf su ve nanoakışkanlar kullanılarak ısı borulu ısı geri kazanım sisteminin ısıl performansının iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Son zamanlarda bayağı uygulama alanı bulan nanoakışkanların deney düzeneğinde kullanılmış olması, çalışmaya özgünlük değeri katmıştır. Çalışma akışkanı olarak MgO+CuO/Su hibrit nanoakışkanı ve MgOAl2O3/Su nanoakışkanı ısı borulu ısı değiştiricisinde kullanılmıştır. Bu nanoakışkanların kullanılmasıyla, saf suya göre ısı geri kazanım sisteminin ısıl performanstaki iyileşme oranları tespit edilmiş ve bunlara yorum getirilmeye çalışılmıştır. Isı borularının alt kısmı olan kondenser bölgesinde, soğuk hava hızı 0.751 m/s ve Re=12300 iken, MgO+CuO/Su hibrit nanoakışkanı için % 77 oranında ve MgOAl2O3/Su nanoakışkanı için % 91 oranında iyileşme olduğu ölçülmüştür. 

Anahtar Kelimeler

• Isı borusu,ısı geri kazanımı,nanoakışkan

Kaynakça

1. [1] M. Kaya et al., “Performance analysis of using CuO-Methanol nanofluid in a hybrid system with concentrated air collector and vacuum tube heat pipe,” Energy Convers. Manag., vol. 199, no. June, (2019). [2] Öztürk, A., “HVAC ünitelerinde kullanılan ısı borulu ısı gerı̇ kazanım ünı̇tesı̇ performansının deneysel ve teorı̇k incelenmesı̇,” Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, (2018). [3] Noie-Baghban, S. H., Majideian, G. R., Waste Heat Recovery Using Heat Pipe Heat Exchanger (Hphe) For Surgery Rooms in Hospitals, Applied Termal Engineering, 20 (2000), 14, pp. 1271-1282. [4] Sözen A., Variyenli H. İ., Özdemir M. B., Gürü M. ve Aytaç İ., “Heat transfer enhancement using alümina and fly ash nanofluids in parallel and cross-flow concentric tube heat exchangers”, Journal of the Energy Institude, 89: 414-424, (2016). [5] Faghri, A., Heat Pipe Science and Technology, Global Digital Press, Kanpur, India, (1995). [6] Murugesan C. ve Tamilkolundu S. “Mechanism of forced convective heat transfer in Al2O3/water nanofluid under laminar and turbulent flow”, 2nd International Conference on Chemical, Ecology and Environmental Sciences (ICCEES’2012), Singapore, 71-75, (2012). [7] ASHRAE, “Heating, Ventilating and Air-Conditioning Systems and Equipment”, ASHRAE Handbook, (2008). [8] Zhang, J., et al., Experimental Study on the Heat Recovery Characteristics of a New-Type Flat Micro Heat Pipe Array Heat Exchanger Using Nanofluid, Energy Conversion and Management, 75, pp. 609-616, (2013). [9] Balcıoğlu, B., “Alumina nanoakışkan kullanımının ısı borusu performansına etkisinin deneysel olarak incelenmesi”, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2014). [10] Çiftçi E., Sözen A. ve Karaman E., “TiO2 içeren nanoakışkan kullanımının ısı borusu performansına etkisinin deneysel olarak incelenmesi,” Politeknik Dergisi, 19(3): 367-376, (2016).