MoO3 /PAG ve ZnO/PAG Nanoyağlayıcılarının Soğutma Sisteminin Performans Parametrelerine Etkilerinin Belirlenmesi

Isıtma ve soğutma makinelerinde sistem performansının iyileştirilmesine yönelik çalışmalar son yıllarda popüler bir hâl almıştır. Bu deneysel çalışma ile buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimindeki kompresöre müdahale edilerek enerji verimliliği sağlanmak amaçlanmıştır. Soğutma sistemi elemanlarından kompresör içerisinde çalışma akışkanı olarak kullanılan poliol ester (POE) yağının yerine nanoyağlayıcıdan yararlanılmıştır. Nanoyağlayıcı hazırlarken baz sıvısı olarak tam sentetik ve polialkalen glikol (PAG) yağı kullanılmıştır. Baz sıvısı içerisine farklı kütle fraksiyonlarında çinko oksit (ZnO) ve molibden tri-oksit (MoO3) nanoparçacıkları eklenmiştir. Nanoyağlayıcıdaki topaklanmaları engellemek amacıyla yüzey aktif malzeme olarak Triton X-100 (TX-100) kullanılmıştır. Nanoyağlayıcıda ZnO ve MoO3 nanopartikülleri %1,0 ve %1,5 kütle fraksiyonlarında, TX-100 yüzey aktif malzemesi de ağırlıkça %0,5 ve %1,0 oranlarında baz sıvısına dahil edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda soğutma sisteminin performansı değerlendirilmiştir. En iyi sonuç; baz sıvısı PAG yağı, %1,5 kütle fraksiyonunda ZnO nanoparçacıkları ve ağırlıkça %0,5 oranında TX-100 yüzey aktif malzemesi ile hazırlanan nanoyağlayıcının kompresör yağı olarak kullanılması sonucunda elde edilmiştir. Hazırlanan bu nanoyağlayıcının kompresör yağı olarak kullanılması sonucunda, soğutma tesir katsayısı (STK) 4,65 olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Nanoyağlayıcı, PAG, ZnO, MoO3, TX-100

The Effect of Fine Content on Undrained Shear Strength Behavior and Steady State Line of Silty Sands

The undrained shear strength behavior of sand soils with fines is affected by the initial conditions after consolidation as well as the fine grain content, void ratio variation and mean effective stress level. Therefore, in order to evaluate the behavior of soils containing fine grain, more parameters should be considered compared to clean sand. Critical state soil mechanics (CSSM) is a appropriate framework to understand the behavior of this soil types with considering all of the effective parameters. In this study a series of undrained static triaxial tests were carried out on sand-silt mixtures containing 10%, 20%, 30%, 40% and 50% fine contents at an effective consolidation pressures of 50 kPa, 100 kPa and 200 kPa. The experimental results show that undrained shear strength behavior and steady state line (SSL) are significantly affected by the fine grain contents. It was observed that up to a threshold fine content the location of the SSL moves downward from the clean sand position and beyond that, it move upward with the increase of the fine content. This shows that the shear strength behavior and compression tendency of the samples change with the change of the fine grain content. However, it was observed that the steady state parameter (Mss) and the mobilized friction angle (φss) values in steady state were also affected by the fines content.

Keywords:

Undrained shear strength, Steady State, Steady State parameter,

PDF

___

Bozkurt A.U. 2008. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Enerji Verimliliği Açısından Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, İzmir.
Yamankaradeniz R., Horoz İ., Coşkun S., Kaynaklı Ö., Yamankaradeniz N. 2012. İklimlendirme Esasları ve Uygulamaları. Dora Basım ve Yayın Ltd. Şti, Bursa, 1-602.
Kumar R., Singh, D.K., Chander S. 2020. An Experimental Approach to Study Thermal and Tribology Behavior of LPG Refrigerant and MO Lubricant Appended with ZnO Nanoparticles in Domestic Refrigeration Cycle. Heat and Mass Transfer, 56 (7): 2303-2311.
Pil Jang S., Choi S. U. 2007. Effects of Various Parameters on Nanofluid Thermal Conductivity. Journal of Heat Transfer, 129 (5): 617-623.
Çi̇ftçi̇ E. 2020. AlN/Saf Su Nanoakışkanının Isı Borusu Performans Parametreleri Üzerindeki Etkilerinin Deneysel Olarak Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 8 (4): 858-871.
Sözen A., Variyenli H.I., Özdemir M.B., Gürü M. 2017. Upgrading the Thermal Performance of Parallel and Cross-flow Concentric Tube Heat Exchangers Using MgO Nanofluid. Heat Transfer Research, 48: 419-434.
Yu W., Xie H., Chen L., Li Y. 2009. Investigation of Thermal Conductivity and Viscosity of Ethylene Glycol Based ZnO Nanofluid. Thermochimica Acta, 491 (1-2): 92-96.
Lee G.J., Kim C.K., Lee M.K., Rhee C.K., Kim S., Kim C. 2012. Thermal Conductivity Enhancement of ZnO Nanofluid Using a One-step Physical Method. Thermochimica Acta, 542: 24-27.
Goodarzi M., Toghraie D., Reiszadeh M., Afrand M. 2019. Experimental Evaluation of Dynamic Viscosity of ZnO–MWCNTs/Engine Oil Hybrid Nanolubricant Based on Changes in Temperature and Concentration. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 136 (2): 513-525.
Senthilkumar A., Sahaluddeen P.M., Noushad M.N., Musthafa E.M. 2020. Experimental Investigation of ZnO/SiO2 Hybrid Nano-lubricant in R600a Vapour Compression Refrigeration System. Materials Today: (Proceedings), Doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.180.
Subhedar D.G., Patel J.Z., Ramani B.M. 2020. Experimental Studies on Vapour Compression Refrigeration System Using Al2O3/Mineral oil Nano-lubricant. Australian Journal of Mechanical Engineering, 1-6.
Deokar P.S., Cremaschi L. 2020. Effect of Nanoparticle Additives on the Refrigerant and Lubricant Mixtures Heat Transfer Coefficient During in-tube Single-Phase Heating and Two-Phase Flow Boiling. International Journal of Refrigeration, 110: 142-152.
Akkaya M., Menlik T., Sözen A., Gürü M. 2020. Experimental Investigation of Nanolubricant Usage in A Cooling System at Different Nanoparticle Concentrations. Heat Transfer Research, 51 (10): 949-965.
Sun J., Meng Y., Zhang B. 2021. Tribological Behaviors and Lubrication Mechanism of Water-based MoO3 Nanofluid during Cold Rolling Process. Journal of Manufacturing Processes, 61: 518-526.
Muhammad W., Ullah N., Haroon M., Abbasi B.H. 2019. Optical, Morphological and Biological Analysis of Zinc Oxide Nanoparticles (ZnO NPs) Using Papaver Somniferum L. RSC Advances, 9 (51): 29541-29548.
Bin L., Daheng Y., Jiuju C., Xiaolei Y., Qinggang M. 2011. Sonochemical Preparation and Characterization of MoO3 and MoS2 Nanoparticles. In: MSIE, IEEE: 1083-1086.
Embraco F.F. 2021. 8.5 HBK. https://www.cantas.com/urun/embraco-ff-85-hbk/ (Erişim Tarihi: 06.01.2021).
Holman J.P. 2001. Experimental methods for engineers (7th edition). New York: McGraw-Hill.
Cengel Y.A., Boles M.A. 2007. Thermodynamics: An Engineering Approach 6th Editon (SI Units). The McGraw-Hill Companies, Inc., New York.
Akbarzadeh S., Farhadi M., Sedighi K., Ebrahimi M. 2014. Experimental Investigation on the Thermal Conductivity and Viscosity of ZnO Nanofluid and Development of New Correlations. Transp Phenom Nano Micro Scales, 2 (2): 149-160.
Ezırmık K.V., Ürgen M. 2010. MoN-Ag Nanokompozit Kaplamaların Tribolojik Özellikleri. ITU Journal Series D: Engineering, 9 (2).
Akkaya M., Menli̇k T., Sözen A. 2021. Performance Enhancement of a Vapor Compression Cooling System: An Application of POE/Al2O3. Politeknik Dergisi, (Erken Görünüm). Doi: https://doi.org/10.2339/politeknik.679563.