Araç Radyatörünün Isı Transferi Performansının Su Tabanlı Nanoakışkanlar Kullanılarak Deneysel Olarak Araştırılması

Bu çalışmada, araç radyatöründeki ısı transferi performans artışı saf su, su tabanlı grafen oksit ve su tabanlı grafen nano ribon nanoakışkanları kullanılarak deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler farklı akışkan sıcaklıkları (36 °C, 40 °C ve 44 °C) ve debilerde (0,6 m3/h, 0,7 m3/h, 0,8 m3/h ve 0,9 m3/h) gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar kullanılarak toplam ısı transferi katsayısı, U hacimce %0,01 konsantrasyondaki grafen oksit (GO) ve grafen nano ribon (GNR) nanoakışkanı için hesaplanmıştır. Radyatör soğutması için kullanılan havanın debisi sabit tutulmuştur. Deneylerden elde edilen toplam ısı transfer katsayıları saf su ve nanoakışkanlar için karşılaştırılarak ısı transferi performansındaki artış belirlenmiştir. Sonuçlar, toplam ısı transferi katsayısındaki en yüksek artış miktarlarının %0,01 GO-su nanoakışkanı için %8,7 ve %0,01 GNR-su nanoakışkanı için %18,9 olduğunu göstermektedir.

Experimental Investigation of Auot Radiator Heat Transfer Performance by using Water Based Nanofluids

In this study, heat transfer performance enhancement of a car radiator by using pure water, water- based graphene oxide and water-based graphene nanoribbon nanofluids is investigated experimentally. Experiments are conducted at different fluid temperatures (36 °C, 40 °C and 44 °C) and flow rates (0,6 m3/h, 0,7 m3/h, 0,8 m3/h and 0,9 m3/h). Overall heat transfer coefficient, U is calculated from obtained results for graphene oxide (GO) and graphene nanoribbon (GNR) (0,01% vol. concentration) nanofluids. The flow rate of the air side which is used for cooling of radiator is kept constant. Overall heat transfer coefficient obtained from the experiments are compared with pure water and the nanofluids to determine increase in heat transfer performance. Results showed that, the highest amount of increase in the overall heat transfer coefficient is 8,7% for 0,01% GO-water nanofluid and 18,9% for 0,01% GNR-water nanofluid respectively.

___

  • KAYNAKLAR Canbolat, A. S., Türkan, B., Yamankaradeniz, R., Can, M., Etemoğlu, A. B., “Otomobil Radyatörlerinde Boru Sayısının Isıl Performansa ve Etkenliğe Etkisinin İncelenmesi”, Otekon’14, 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bursa, 26-27 Mayıs, 2014. Şahin, B., Çomaklı, K., Çomaklı, Ö., Yılmaz, M., “Nanoakışkanlar İle Isı Transferinin İyileştirilmesi, Mühendis ve Makine, Cilt:47, Sayı: 559, S. 29-34, 2006. Peyghambarzadeh S. M., Hashemabadi S. H., Hoseini S. M., Seifi Jamnani M., “Experimental Study of Heat Transfer Enhancement Using Water/Ethylene Glycol Basednanofluids as a New Coolant for Car Radiators”, International Communications in Heat and Mass Transfer 38, 1283-1290, 2011. Choi, S. U. S., “Nanofluids for Improved Efficiency in Cooling Systems, in: Heavy Vehicle Systems Review”, Argonne National Laboratory, 362, Auditorium, 2006. Hong, K. S., Hong, T. K., Yang, H. S., “Thermal Conductivity of Fe Nanofluids Depending on the Cluster Size of Nanoparticles”, Applied Physics Letters, 88, 1-3, 2006. Hwan, L., Hwang, K., Janga, S., Lee, B., Kim, J., Choi, S. U. S., Choi, C., “Effective Viscosities And Thermal Conductivities of Aqueous Nanofluids Containing Low Volume Concentrations of Al2O3 Nanoparticles”, Int. Journal of Heat and Mass Trans., 51, 2651-2656, 2008. Jang, S. P., Choi, S. U. S., “Effects of Various Parameters on Nanofluid Thermal Conductivity”, Journal of Heat Transfer, 129, 617-623, 2007. Singh, V., Joung, D., Zhai, L., Das, S., Khondaker, S., Seal, S., “Graphene Based Materials: Past, Present and Future”, Progress in Materials Science, 56, 1178-1271, 2012. Yu, W., Xie, H., Chen, L., Li, Y., “Enhancement of Thermal Conductivity of Kerosene-Based FE3O4 Nanofluids Prepared Via Phase-Transfer Method”, Colloids and Surfaces A, 355, 109- 113, 2010. Roy, G., Nguyen, C. T., and Lajoie, P. R., “Numerical Investigation of Laminar Flow and Heat Transfer in a Radial Flow Cooling System With the Use of Nanofluids, Superlattices and Microstructures”, Vol. 35, Pp. 497-511, 2004. Palm, S. J., Roy, G., and Nguyen, C. T., “Heat Transfer Enhancement With the Use of Nanofluids in Radial Flow Cooling Systems Considering Temperature-Dependent Properties”, Applied Thermal Engineering, Vol. 26, Pp. 2209-2218, 2006. Jang, S. P., and Choi, S. U. S., “Cooling Performance of a Microchannel Heat Sink With Nanofluids”, Applied Thermal Engineering, Vol. 26, Pp. 2457-2463, 2006. Nguyen, C. T., Roy, G., Gauthier, C., and Galanis, N., “Heat Transfer Enhancement Using Al2O3–Water Nanofluid For and Electronic Liquid Cooling System”, Applied Thermal Engineering, Vol. 27, Pp. 1501-1506, 2007. Chun, B-H, Kang, H. U., And Kim, S. H., “Effect of Alumina Nanoparticles İn the Fluid On Heat Transfer in Double-Pipe Heat Exchanger System”, Korean Journal of Chemical Engineering, Vol. 25, No. 5, Pp. 966-971, 2008. Duangthongsuk, W., Wongwises, S., “Heat Transfer Enhancement and Pressure Drop Characteristics of TiO2–Water Nanofluid in aDouble-Tube Counter Flow Heat Exchanger”, International Journal of Heat And Mass Transfer, Vol. 52, Pp. 2059–2067, 2009. Karabulut, K., Yapıcı, K., Buyruk, E., Kılınc, F., “Karbon Nanotüp İçeren Nanoakışkanın Isı Transferi Artışı ve Basınç Düşüşü Performansının Deneysel ve Sayısal Olarak İncelenmesi”, Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, 96-105, Balıkesir, 02-05 Eylül 2015. Peyghambarzadeh, S. M., Hashemabadı, S. H., Naraki M., Vermahmoudı, Y., “Experimental Study of Overall Heat Transfer Coefficient in the Application of Dilute Nanofluids in the Car Radiator, Applied Thermalengineering 52, 8-16, 2013. Nieh, H. M., Teng, T. P., Yu, C. C., “Enhanced Heat Dissipation of a Radiator Using Oxide Nano-Coolant”, International Journal of Thermal Science, 77, 252-261, 2014. Kılınc, F., Buyruk, E., Yapıcı, K., Karabulut, K., “Oto Radyatör Soğutma Performansının Su Tabanlı Grafen Oksit Nanoakışkan İle İyileştirilmesi İçin Deneysel Çalışma”, Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, 189-195, Balıkesir, 02-05 Eylül 2015. Elbesay, M., Elbadawy, L., Shedid, M. H., Fatouh, M., “Numerical Resizing Study of Al2O3 And CuO Nanofluids in the Flat Tubes of a Radiator”, Applied Mathematical Modelling, 40, 13-14, 6437-6450, 2016. Ramalingam, S., Dhairiyasamy, R., Rajendran, S., Radhakrishnan, M., “Contraction of Radiator Length in Heavy Vehicles Using Cerium Oxide Nanofluid by Enhancing Heat Transfer Performance”, Thermal Science, 20, 1037-1044, 2016. Naik, R. G., Mohite, A. S., Dadi, J. F., “Experimental Evaluation of Heat Transfer Rate İn Automobile Cooling System By Using Nanofluids”, Proceedings of the Asme Int. Mechanical Eng. Cong. and Exposition, 8A, 2016. Hajjar, Z., Rashidi, A., Ghozatloo, A., “Enhanced Thermal Conductivities of Graphene Oxide Nanofluids”, Int. Comm. in Heat and Mass Transfer, 57, 128-131, 2014. Hummers, W. S., Offeman, R. E., “Preparation of Graphitic Oxide”, Am. Chem. Soc., 80, 1339, 1958. Eravcu, F., “Karbon Tabanlı Nanomalzemelerin Sentezi, Karakterizasyonu, Reolojisi, Isıl İletkenliği ve Kararlılığı”, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 15, 2016. Kılınç, F., “Oto Radyatörlerde Nanoakışkan Kullanılarak Isı Aktarım Performansının Arttırılması”, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 62-63, 2015. Pak B. C., Cho Y. I., Hydrodynamic and Heat Transfer Study of Dispersed Fluids With Submicron Metallic Oxide Particles, Exp. Heat Transf., 11, 151-170, 1998. Incropera, F. P., Dewitt, D. P., Isı ve Kütle Geçişinin Temelleri, Dördüncü Basımdan Çeviri, Literatür Yayıncılık, İstanbul, 2000.