Dairesel Bir Mikrokanalda SiO2 Nanoakışkanların Isı Transferi ve Basınç Düşümü Karakteristiklerinin İncelenmesi

Abstract

Endüstriyel uygulamalarda ısı transferinin artırılması sıkça karşılaşılan ve sürekli geliştirme ihtiyacı duyulan bir mühendislik problemidir. Son yıllarda ısı transferi iyileştirmesinde sıklıkla kullanılan bir yöntem de nanoakışkan kullanımıdır. İş yapan akışkan içerisine nanometre boyutlarında partiküllerin eklenmesi, akışkanın ısı transferi performansını artıran bir uygulamadır. Bu çalışmada, sabit ısı akısı sınır şartlarında, 700 μm çapında dairesel bir mikrokanalda SiO2-saf su nanoakışkanlarının ısıl performansları ve basınç düşümleri deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada %0.2, %0.4, %0.8 ve %1.2 hacimsel orandaki nanoakışkanlar, saf suya 15 nm partikül çapında SiO2 nanopartikülleri ilave edilerek hazırlanmıştır. Sıcaklık, debi ve basınç ölçümleriyle ısı taşınım katsayısı, Nusselt sayısı, basınç düşümü ve sürtünme faktörü değerleri belirlenmiştir. Ayrıca ısıl performans ve basınç düşümü analizleri için gerekli olan ısıl iletkenlik ve viskozite özellikleri deneysel olarak saptanmıştır. Çalışma sonucunda Nusselt sayısının Reynolds sayısı ve partikülün hacimsel oranındaki artışla arttığı gözlenmiştir. Nanoakışkan kullanımıyla maksimum ısı transferi artışı Re = 2160 civarında ve %1.2 hacimsel oranda saf suya göre yaklaşık % 20 civarında olmuştur. Yüksek Reynolds sayılarında tüm akışkanların sürtünme faktörü değerleri birbirine çok yakın iken, Reynolds sayısı azaldıkça hacimsel partikül oranının sürtünme faktörün üzerindeki etkisi daha belirgin hale gelmiştir. Bütün hacimsel oranlarda nanoakışkanların sürtünme faktörü değerinin saf su sürtünme faktörü değerinden yüksek olduğu belirlenmiştir.