Yıl: 2022 Cilt: 6 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 215 - 221 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.46460/ijiea.1076723 İndeks Tarihi: 30-03-2023

PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ

Öz:
Eşanjörlerde nanoakışkanların kullanılması, ısı transfer miktarını ve eşanjörlerin termal verimliliğini artıran bir yöntem olarak bilinmektedir. Bu çalışmada zıt yönlü paralel akışlı plakalı ısı değiştiricisinde TiO2/su (Titanyum dioksit-baz akışkan) nanoakışkanı kullanılmasının ısıl performansa etkisi araştırılmıştır. Deneyde sıcak akışkan olarak üç farklı akışkan kullanılmış olup bunlar su, %0,25 ve %0,5 hacimsel karışım oranına sahip TiO2/su nanoakışkanlarıdır. Nanoakışkanın ısıl performansa etkisini anlayabilmek için deneylerde önce baz akışkan olan su kullanılmış ve sonrada nanoakışkanlar kullanılmıştır. Soğuk akışkan olarak kullanılan suyun debisi 4,5,6,7 lt/dk olacak şekilde dört farklı değer seçilmiştir. Her debi değeri için sıcak akışkan giriş sıcaklığının 40 ̊C, 45 ̊C, 50 ̊C, 55 ̊C ve 60 ̊C olduğu sabit sıcaklık değerlerinde ayrı ayrı deneyler yapılmış ve ısı transferi, etkenlik ve iyileştirme oranları incelenmiştir. Deneyden elde edilen verilere göre plakalı ısı değiştiricisinde sıcak akışkan olarak su yerine TiO2/su nanoakışkanı kullanılmasının ısıl verimi iyileştirdiği tespit edilmiştir. Isı transferinde gerçekleşen en büyük artış soğuk akışkan debisinin 7 lt/dk, sıcak akışkan giriş sıcaklığının 60 ̊C ve hacimsel karışım oranının %0,5 olduğu TiO2/su nanoakışkanının kullanıldığı deneyde ulaşılmıştır. Bu değer 14508 W olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre en yüksek iyileştirme oranı, hacimsel karışım oranı %0,5 olan TiO2/su nanoakışkanının deney akışkanı olarak kullanıldığı ve soğuk akışkan debisinin 4 lt/dk olduğu çalışmada %14,3 olarak elde edilmiştir. Ayrıca debi arttıkça ısı transfer miktarı artmış ve iyileştirme oranı azalmıştır.
Anahtar Kelime: Etkenlik nanoakışkan plakalı ısı değiştiricisi TiO2

THE EFFECT OF USING TiO2/WATER NANOFLUID IN PLATE HEAT EXCHANGERS ON THERMAL PERFORMANCE

Öz:
The use of nanofluids in heat exchangers is known as a method that increases the amount of heat transfer and the thermal efficiency of the heat exchangers. In this study, the effect of using TiO2/water (Titanium dioxide-base fluid) nanofluid on the thermal performance in a counter current parallel flow plate heat exchanger was investigated. Three different fluids were used as hot fluids in the experiment, and these are water, TiO2/water nanofluids with 0.25% and 0.5% volumetric mixing ratios. In order to understand the effect of nanofluid on thermal performance, first water, which is the base fluid, was used in the experiments, and then nanofluids were used. Four different values were selected, with a flow rate of 4.5,6,7 lt/min of water used as cold fluid. For each flow rate, separate experiments were carried out at constant temperature values where the hot fluid inlet temperature was 40 ̊C, 45 ̊C, 50 ̊C, 55 ̊C and 60 ̊C and heat transfer, effectiveness and improvement rates were examined. According to the data obtained from the experiment, it has been determined that the use of TiO2/water nanofluid instead of water as the hot fluid in the plate heat exchanger improves the thermal efficiency. The greatest increase in heat transfer was achieved in the experiment using TiO2/water nanofluid, where the cold fluid flow rate was 7 lt/min, the hot fluid inlet temperature was 60 ̊C and the volumetric mixing ratio was 0.5%. This value is calculated as 14508 W. According to the results obtained, the highest improvement rate was obtained as 14.3% in the study where TiO2/water nanofluid with a volumetric mixing ratio of 0.5% was used as the test fluid and the cold fluid flow rate was 4 lt/min. In addition, as the flow rate increased, the heat transfer amount increased and the improvement rate decreased.
Anahtar Kelime: Effectiveness nanofluid plate heat exchanger TiO2

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Ateş, H. (2015). Nanoparçacıklar ve nano teller. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 3(1),437-442.
  • [2] Choi, S. U., & Eastman, J. A. (1995). Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles (No. ANL/MSD/CP-84938; CONF-951135-29). Argonne National Lab.(ANL), Argonne, IL (United States).
  • [3] Kahveci, M., & Koca, T. (2021). Plaka tip ısı değiştiricide grafit/saf su nanoakışkan kullanımının ısıl performansa etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (25), 400-405.
  • [4] Ahuja, A. S. (1982). Thermal design of a heat exchanger employing laminar flow of particle suspensions. International Journal of Heat and Mass Transfer, 25(5), 725-728.
  • [5] Taştan, G. (2022). Dairesel borudaki zorlanmış taşınımla ısı transferine nanopartikül şekil etkisinin sayısal olarak incelenmesi. (Master’s dissertation, Karabuk University).
  • [6] Kılıç, M., & Efeoğlu, M.(2022). Hareketli bir plakadan olan ısı transferinin farklı nanoakışkanlar ve çarpan jetle incelenmesi. International Journal of Engineering Research and Development, 14(1), 115-127.
  • [7] Karabulut, K., Buyruk, E., Kılınç, F. (2018). Grafen oksit parçacıkları içeren nanoakışkanın Isı transferi ve basınç düşüşü artışı üzerindeki etkisinin düz bir boruda deneysel olarak araştırılması. Engineer and Machinery, 690,45-67.
  • [8] Haghshenas, F. M., Talaie, M. R., & Nasr, S. (2011). Numerical and experimental investigation of heat transfer of ZnO/water nanofluid in the concentric tube and plate heat exchangers. Thermal Science, 15, 183–94.
  • [9] Kwon, Y., Kim, D., Li. C., Lee, J., Hong, D., & Lee, J. (2011). Heat transfer and pressure drop characteristics of nanofluids in a plate heat exchanger. Journal of Nano Science and Nano Technology, 11, 69–74.
  • [10] Zamzamian, A., Oskouie, S. N., Doosthoseini, A., Joneidi, A., & Pazouki, M. (2011). Experimental investigation of forced convective heat transfer coefficient in nanofluids of Al2O3/EG and Cuo/EG in a double pipe and plate heat exchangers under turbulent flow. Experimental Thermal and Fluid Science, 35, 495–502.
  • [11] Variyenli, H. İ., & Sarı, Y. (2016). Magnezyum oksit ile saf suyun plaka tip ısı değiştiricideki ısıl performanslarının deneysel incelenmesi. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2(3), 147 170.
  • [12] Selma, A., Ünal, A., Oktay, H., & Demiral, D. (2019). Boru demeti üzerinden geçen Al2O3-su nanoakışkanın pulsatif akışının ısı transferine etkisi. DÜMF Mühendislik Dergisi, 10(2), 621-631.
  • [13] Dan, H., Zan, W., & Bengt, S. (2016). Effects of hybrid nanofluid mixture in plate heat exchangers. Experimental Thermal and Fluid Science, 72, 190-196.
  • [14] Lee, J., Hwang, K.S., Jang, S. P., Lee, B. H., Kim, J. H., Choi, S. U. S., & Choi, C. J. (2008). Effective viscosities and thermal conductivities of aqueous nanofluids containing low volume concentrations of Al2O3 nanoparticle. İnternational Journal of Heat and Mass Transfer, 51, 2651-2656.
  • [15] Pak, B.C., & Choi, Y. I. (1998). Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particle. Experimental Heat Transfer and International Journal, 11 (2), 151–170.
  • [16] Maxwell, J. C., & Garnett, J.C. (1904). Colours in metal glasses and in metallic films. Philosophical Transactions of the Royal Society a Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 203, 385–420.
  • [17] Hashmi, A., Tahir, F. and Hameed, U. (2011). Empirical Nusselt number correlation for single phase flow through a plate heat exchanger. Recent Advances in Fluid Mechanics, Heat & Mass Transfer and Biology, 2, 41–6.
  • [18] Seyf, H. R., & Feizbakhshi, M. (2012). Computational analysis of nanofluid effects on convective heat transfer enhancement of micro-pin-fin. İnternational Journal of Thermal Sciences, 58, 168–79.
  • [19] Daungthongsuk, W., & Wongwises, S.A. (2007). Critical review of convective heat transfer of nanofluids. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11(5), 797–817.
  • [20] Ayub, Z. H. (2003). Plate heat exchanger literature survey and new heat transfer and pressure drop correlations for refrigerant evaporators. Heat transfer engineering, 24(5), 3- 16.
  • [21] Kang, H. U., Kim, S. H., & Oh, M. (2006). Estimation of thermal conductivity of nanofluid using experimental effective particle volume. Experimental Heat Transfer, 19, 181–91.
  • [22] Amiri, A., Shanbedi, M., Amiri, H., Heris, Z., Kazi, S., & Chew, B. (2014). Pool boiling heat transfer of CNT/water nanofluids. Applied Thermal Engineering, 71 (1), 450–9.
  • [23] Shokrgozar, M., Zeinali, H.S., Poorpharhang, S., Shanbedi, M., & Noie, S. (2014). Experimental study of heat transfer of a car radiator with CuO/ethylene glycol-water as a coolant. Journal of Dispersion Science and Technology, 35, 677–85.
APA KAHVECİ M, KOCA T (2022). PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. , 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
Chicago KAHVECİ Muhammet,KOCA TARKAN PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. (2022): 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
MLA KAHVECİ Muhammet,KOCA TARKAN PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. , 2022, ss.215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
AMA KAHVECİ M,KOCA T PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. . 2022; 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
Vancouver KAHVECİ M,KOCA T PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. . 2022; 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
IEEE KAHVECİ M,KOCA T "PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ." , ss.215 - 221, 2022. 10.46460/ijiea.1076723
ISNAD KAHVECİ, Muhammet - KOCA, TARKAN. "PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ". (2022), 215-221. https://doi.org/10.46460/ijiea.1076723
APA KAHVECİ M, KOCA T (2022). PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. International Journal of Innovative Engineering Applications, 6(2), 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
Chicago KAHVECİ Muhammet,KOCA TARKAN PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. International Journal of Innovative Engineering Applications 6, no.2 (2022): 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
MLA KAHVECİ Muhammet,KOCA TARKAN PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. International Journal of Innovative Engineering Applications, vol.6, no.2, 2022, ss.215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
AMA KAHVECİ M,KOCA T PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. International Journal of Innovative Engineering Applications. 2022; 6(2): 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
Vancouver KAHVECİ M,KOCA T PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ. International Journal of Innovative Engineering Applications. 2022; 6(2): 215 - 221. 10.46460/ijiea.1076723
IEEE KAHVECİ M,KOCA T "PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ." International Journal of Innovative Engineering Applications, 6, ss.215 - 221, 2022. 10.46460/ijiea.1076723
ISNAD KAHVECİ, Muhammet - KOCA, TARKAN. "PLAKALI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİNDE TiO2/SU NANOAKIŞKAN KULLANIMININ ISIL PERFORMANSA ETKİSİ". International Journal of Innovative Engineering Applications 6/2 (2022), 215-221. https://doi.org/10.46460/ijiea.1076723