MERKEZ DIŞI KATI İLETKEN BİR CİSİM İÇEREN DİKDÖRTGEN KAPALI BİR ORTAMDA SU BAZLI CuO NANOAKIŞKANLAR İÇİN KALDIRMA KUVVETİ ETKİLİ ISI TRANSFERİNİN NÜMERİK İNCELENMESİ

Bu çalışmada, katı bir silindir içeren dikdörtgensel kapalı bir ortamda su bazlı CuO nanoakışkanlar için kaldırma kuvveti etkili ısı transferi farklı yükseklik genişlik oranı, katı silindirin yeri ve çapı, nanoparçacık hacim oranı ve Rayleigh sayısı değerleri için nümerik olarak incelenmiştir. Kapalı ortamın alt ve üst duvarları adyabatik iken, yan duvarları izotermaldir. Silindirin ısı iletim katsayısının baz akışkanınkine eşit olduğu varsayılmıştır. Yönetici denklemler Comsol Multiphysics sonlu eleman modelleme ve simülasyon yazılımı kullanılarak nümerik olarak çözülmüştür. Sonuçlar, ısı transferinin Rayleigh sayısı ve nanoparçacık hacim oranının artışı ve katı silindir çapının düşüşü ile önemli ölçüde arttığını göstermiştir. Sonuçlar aynı zamanda Rayleigh sayısının düşük değerleri için ısı transferinin yükseklik genişlik oranının artışı ile arttığını göstermiştir. Sonuçlar ayrıca ısı transferinin en yüksek değerlerini Rayleigh sayısının yüksek değerleri ve karesel kapalı ortam durumu için aldığını göstermiştir.

NUMERICAL INVESTIGATION OF BUOYANCY DRIVEN HEAT TRANSFER OF WATER-BASED CuO NANOFLUIDS IN A RECTANGULAR ENCLOSURE WITH AN OFFCENTER SOLID CONDUCTING BODY

Abstract: In this study, buoyancy driven heat transfer of water-based CuO nanofluid in a rectangular enclosure with asolid cylinder was investigated numerically for different values of aspect ratio, location and diameter of solid cylinder,solid volume fraction and Rayleigh number. While bottom and upper walls of enclosure are adiabatic, sidewalls areisothermal. Thermal conductivity of solid cylinder was assumed to be equal to that of the base fluid. Governingequations were solved numerically by Comsol Multiphysics finite element modeling and simulation software. Resultsshow that heat transfer rate increases considerably with an increase in the Rayleigh number and solid volume fractionand with a decrease in the solid cylinder diameter. Results also show that heat transfer rate shows an increase with anincrease of aspect ratio for low values of Rayleigh number. Finally, results show that heat transfer rate gets its highestvalue for square enclosure case for high values of Rayleigh number.

___

  • Yu Z. T., Xu X., Hu Y. C., Fan L. W. and Cen K. F., 2011, Numerical Study of Transient Buoyancy-Driven Convective Heat Transfer of Water-Based Nanofluids in a Bottom-Heated Isosceles Triangular Enclosure, Int. J. Heat Mass Transfer, 54(1-3), 526–532.
  • Yu W., and Choi S. U. S., 2003, The Role of Interfacial Layers in the Enhanced Thermal Conductivity of Nanofluids: A Renovated Maxwell Model, J. Nanopart. Res., 5(1), 167–171.
  • Xuan Y. and Li Q., 2003, Investigation on Convective Heat Transfer and Flow Features of Nanofluids, J. Heat Transfer, 125(1), 151–155.
  • Xuan Y. and Li Q., 2000, Heat Transfer Enhancement of Nanofuids, Int. J. Heat Fluid Flow, 21(1), 58–64.
  • Wong K. V. and Leon O., 2010, Applications of Nanofluids: Current and Future (Review Article), Advances in Mechanical Engineering, 2, 1-11.
  • Wang X., Xu X. and Choi S. U. S., 1999, Thermal Conductivity of Nanoparticle–Fluid Mixture, J. Thermophys Heat Transfer, 13(4), 474–480.
  • Susantez Ç., Kahveci K., Cihan A. and Hacihafızoğlu O. 2012, Natural Convection of Water-Based CuO Nanofluids in an Enclosure with a Heat Conducting Solid Circular Cylinder at the Center. 6 th International Ege Energy Symposium & Exhibition, İzmir, 653-664.
  • Rahman M. M., Billah M. M., Rahman A. T. M. M., Kalam M. A., Ahsan A., 2011, Numerical Investigation of Heat Transfer Enhancement of Nanofluids in an Inclined Lid-Driven Triangular Enclosure, Int. Commun. Heat Mass Transfer, 38(10), 1360–1367.
  • Pak B.C. and Cho Y. I., 1998, Hydrodynamic and Heat Transfer Study of Dispersed Fluids with Submicron Metallic Oxide Particles, Exp. Heat Transfer, 11(2), 151– 170.
  • Oztop H. F. and Abu-Nada E., 2008, Numerical Study of Natural Convection in Partially Heated Rectangular Enclosures Filled with Nanofluids, Int. J. Heat Fluid Flow, 29(5), 1326–1336.
  • Murshed S. M. S., Leong K.C. and Yang C., 2009, A Combined Model for the Effective Thermal Conductivity of Nanofluids, Appl. Therm. Eng., 29(11-12), 2477– 2483.
  • Murshed S. M. S., Leong K.C. and Yang C., 2008, Investigations of Thermal Conductivity and Viscosity of Nanofluids, Int. J. Therm. Sci., 47(5), 560–568.
  • Maxwell J. C., 1873, A Treatise on Electricity and Magnetism (Vol.II), Clarendon Press, Oxford, 54.
  • Li C. H. and Peterson G. P., 2006, Experimental Investigation of Temperature and Volume Fraction Variations on the Effective Thermal Conductivity of Nanoparticle Suspensions (Nanofluids), J. Appl. Phys., 99(8), 084314.
  • Lai F. H. and Yang Y. T., 2011, Lattice Boltzmann Simulation of Natural Convection Heat Transfer of Al2O3/water Nanofluids in a Square Enclosure, Int. J. Therm. Sci., 50(10), 1930–1941.
  • Khanafer K., Vafai K. and Lightstone M., 2003, Buoyancy-driven heat transfer enhancement in a twodimensional enclosure utilizing nanofluids, Int. J. Heat Mass Tran., 46, 3639-3653.
  • Kang H. U., Kim S. H. and Oh J. M., 2006, Estimation of Thermal Conductivity of Nanofluid Using Experimental Effective Particle Volume, Exp. Heat Transfer, 19(3), 181–191.
  • Kahveci K., 2010, Buoyancy Driven Heat Transfer of Nanofluids in a Tilted Enclosure, J. Heat Transfer, 132(6), 062501.
  • Jang S. P. and Choi S. U. S., 2004, Role of Brownian Motion in the Enhanced Thermal Conductivity of Nanofluids, Appl. Phys. Lett., 84(21), 4316–4318.
  • Hamilton R. L., and Crosser O. K., 1962, Thermal Conductivity of Heterogeneous Two-Component Systems, Ind. Eng. Chem. Fundam., 1(3), 187–191.
  • Cihan A., Kahveci K. and Susantez Ç., 2012, Buoyancy Driven Heat Transfer of Water-Based CuO Nanofluids in a Tilted Enclosure with a Heat Conducting Solid Cylinder on Its Center, World Congress on Engineering, London, 1750-1754.
  • Cianfrini M., Corcione M. and Quintino A., 2011, Natural Convection Heat Transfer of Nanofluids in Annular Spaces Between Horizontal Concentric Cylinders, Appl. Therm. Eng., 31(17-18), 4055–4063.
  • Choi S. U. S., Zhang Z. G., Yu W., Lockwood F. E. and Grulke E. A., 2001, Anomalous Thermal Conductivity Enhancement in Nanotube Suspensions, Appl. Phys. Lett., 79(14), 2252–2254.
  • Brinkman H. C., 1952, The Viscosity of Concentrated Suspensions and Solutions, J. Chem. Phys., 20, 571-581.
Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-3615
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 1977
  • Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

IŞINIMLA DUVARDAN ISITMA SİSTEMLERİNDE YALITIM KALINLIĞI OPTİMİZASYONUNDA KULLANILABİLECEK YENİ BİR YÖNTEM

Eser VELİŞAN, Ali İhsan KOCA, Gürsel ÇETİN

YAN DUVARLARI DALGALI EĞİK BİR KARE KAVİTE İÇİNDEKİ NANOAKIŞKANLARIN DOĞAL KONVEKSİYONU

Müslüm ARICI, Metin AKYOL, Elif BÜYÜK ÖĞÜT

FARKLI EGZOZ VALF YÜKSEKLİKLERİ İÇİN BİR SI-CAI MOTORDA METAN- HİDROJEN KARIŞIMLARININ İNCELENMESİ

Bilge ALBAYRAK ÇEPER, Emin BORLU

MERKEZ DIŞI KATI İLETKEN BİR CİSİM İÇEREN DİKDÖRTGEN KAPALI BİR ORTAMDA SU BAZLI CuO NANOAKIŞKANLAR İÇİN KALDIRMA KUVVETİ ETKİLİ ISI TRANSFERİNİN NÜMERİK İNCELENMESİ

Çiğdem SUSANTEZ, Kamil KAHVECİ

GÖZENEKLİ ORTAMDA DİKEY SALINIMLI HALKASAL BİR AKIŞKAN KOLONUNDAN ISI GEÇİŞİ: DENEY SONUÇLARININ TERMODİNAMİK ANALİZİ

Ersin SAYAR

DÜZLEM BİR DİSKE ÇARPAN OSİLASYONLU DAİRESEL LAMİNAR JETİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Hasmet TÜRKOĞLU, Mitra KAHROBA

GÜNEŞ ENERJİLİ SU ISITICI KOLLEKTÖRLERLE BİRLEŞTİRİLMİŞ GÜNEŞ ENERJİLİ DAMITICILARIN DENEYSEL İNCELENMESİ

Cengiz YILDIZ, Emin EL, Zeki ARGUNHAN, Gülşah ÇAKMAK

FARKLI EGZOZ VALF YÜKSEKLİKLERİ İÇİN BİR SI-CAI MOTORDA METANHİDROJEN KARIŞIMLARININ İNCELENMESİ

Bilge ALBAYRAK ÇEPER, Emin BORLU

AKIŞ YÖNLENDİRİCİ PLAKANIN ÇIKINTILI ISI KAYNAKLARINDAN KARIŞIK KONVEKSİYONLA ISI TRANSERİNE ETKİSİ

Burak KURŞUN, Mecit SİVRİOĞLU

PARÇACIK GÖRÜNTÜLEMELİ HIZ ÖLÇME TEKNİĞİ İÇİN DİNAMİK MASKELEME TEKNİKLERİ

F. Gökhan ERGİN