Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi
Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1501 - 1515 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.460548 İndeks Tarihi: 04-01-2021
Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi
Öz: Bu çalışmada; nanoakışkanlar çarpan akışkan jet tekniği ile kullanılarak, yüksek ısı akılı bir yüzeyden olanısı transferinin iyileştirilmesi sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada, düz bir bakır yüzeyden gerçekleşen ısıtransferi, 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 hazırlanannanoakışkanlar (CuO-Su, NiO-Su, Cu-Su, saf Su) için incelenmiştir. Çalışmada PHOENICS HADprogramının düşük Reynolds sayılı k-ε türbülans modeli kullanılmıştır. Sonuç olarak; Re sayısınınRe=12000-18000 değerine arttırılması sonucunda ortalama Nusselt sayısında %28 oranında bir artış olduğubelirlenmiştir. Nanoparçacıkların çap boyutu 80nm’den 10nm’ye azaltıldığında ortalama Nusseltsayısında %13,2 oranında bir artış olduğu tespit edilmiştir. Farklı hacimsel oranlarda hazırlanannaoakışkanlarda ise; hacimsel oran %4 değerinden sonra arttırılsa dahi, ısı transferinde belirgin bir artışasebep olmadığı belirlenmiştir. Farklı tiplerde nanoakışkanlar içerisinde en iyi ısı transferi performansı CuSu nanoakışkanı kullanıldığı durumda elde edilmiştir. Cu-Su nanoakışkanı saf su kullanıldığı duruma göreNuort’da %8,3 oranında bir iyileştirme göstermiştir. Ayrıca; modellemede kullanılan düşük Reynolds sayılık-ε türbülans modelinin sıcaklık dağılımını ve akış özelliklerini iyi şekilde temsil edebildiği görülmüştür
Anahtar Kelime: A numerical investigation of combined effect of nanofluids and impinging jets for different parameter
Öz: In this study; enhancement of heat transfer on a high heat-flux surface is investigated numerically by using nanofluids with impinging jet technique. Heat transfer from flat copper surface was studied for different Reynolds number (Re=12000, 14000, 16000, 18000), different particle diameter of nanofluid (Dp=10nm, 20nm, 40nm, 80nm), different volume fraction of nanofluid (φ= %2, %4, %6, %8), and different types of nanofluids (CuO-water, NiO-water, Cu-water, pure water). The low Reynolds number k-ε turbulence model of the PHOENICS CFD program was used in the study. As a result; increasing Re number from 12000 to 18000 resulted in an increase of 28% on average Nusselt number. It has been obtained that decreasing particle diameter from 80nm to 10nm causes an increase of 13.20% on average Nusselt number. It has been determined that increasing volume ration more than 4% does not cause a significant increase in heat transfer. In the case of using different types of nanofluids, the best heat transfer performance is obtained when Cuwater nanofluid is used. Using Cu-water nanofluid showed an enhancement of 8.3% on average Nusselt number compared to pure water. Moreover; it has been shown that the low Reynolds number k-ε turbulence model can well represent the temperature distribution and flow properties.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Choi, S.U.S., Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, ASME FED, 231, 99-105, 1995.
- 2. Sarkar, J., Ghosh, P., Adil, A., A review on hybrid nanofluids; resent research, development and applications, Renew. Sust. Energ. Rev., 43, 164-177, 2015.
- 3. 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.
- 4. 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.
- 5. 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.
- 6. Selvakumar, P., Suresh, S., Convective performance of CuO/water nanofluid in an electronic heat sink, Exp., Thermal Fluid science, 40, 57-63, 2012.
- 7. Hadad, K., Rahimian, A., Nematollahi, M.R., Numerical study of single and two phase moldes of water/Al2O3 nanofluid turbulent force convestion flow in VVER1000 nuclear reactor, Ann. Nucl. Energy, 60, 287-294, 2013.
- 8. Devdatta, P.K., Debendra, K.D., Ravikanth S.V., Application of nanofluids in heating building and reducing pollution, Applied Energy, 86, 2566-2573, 2009.
- 9. 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.
- 10. 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.
- 11. 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.
- 12. 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.
- 13. 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.
- 14. 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.
- 15. 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.
- 16. Sun B., Qu Y., Yang D., Heat transfer of single impinging jet with Cu nanofluids, Applied Thermal Engineering, 102, 701-707, 2016.
- 17. 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.
- 18. 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.
- 19. 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.
- 20. 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.
- 21. 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.
- 22. 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.
- 23. Yan, W.M., Liu, H.C., Soong, C.Y. ve Yang, W.J., Experimental study of impinging heat transfer along ribroughened walls by using transient liquid crystal technique, Heat and Mass Transfer, 48, 2420-2428, 2005.
- 24. 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.
- 25. 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.
- 26. 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.
- 27. 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.
- 28. 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.
- 29. Kilic M., Başkaya Ş., Improvement of heat transfer from high heat flux surfaces by using vortex promoters with different geometries and impinging jets, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (3), 693-707, 10.17341/gazimmfd. 337616, 2017.
- 30. 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. 41 (11), 1543-1547, 1998.
- 31. 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.
- 32. 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.
- 33. 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.
- 34. 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.
- 35. 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.
- 36. Feng, Y., Kleinstreuer, C., Nanofluid convective heat transfer in a parelleldisk system, Int.J.Heat Mass Transfer, 53(4), 4619-4628, 2010.
- 37. 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.
| APA | KILIÇ M, Özcan O (2019). Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. , 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| Chicago | KILIÇ MUSTAFA,Özcan Okan Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. (2019): 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| MLA | KILIÇ MUSTAFA,Özcan Okan Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. , 2019, ss.1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| AMA | KILIÇ M,Özcan O Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. . 2019; 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| Vancouver | KILIÇ M,Özcan O Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. . 2019; 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| IEEE | KILIÇ M,Özcan O "Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi." , ss.1501 - 1515, 2019. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| ISNAD | KILIÇ, MUSTAFA - Özcan, Okan. "Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi". (2019), 1501-1515. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460548 |
| APA | KILIÇ M, Özcan O (2019). Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| Chicago | KILIÇ MUSTAFA,Özcan Okan Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.3 (2019): 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| MLA | KILIÇ MUSTAFA,Özcan Okan Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.3, 2019, ss.1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| AMA | KILIÇ M,Özcan O Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| Vancouver | KILIÇ M,Özcan O Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1501 - 1515. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| IEEE | KILIÇ M,Özcan O "Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.1501 - 1515, 2019. 10.17341/gazimmfd.460548 |
| ISNAD | KILIÇ, MUSTAFA - Özcan, Okan. "Farklı parametreler için nanoakışkanlar ve çarpan jetlerin müşterek etkisinin sayısal incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/3 (2019), 1501-1515. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460548 |
