Doğan Engin ALNAK, Koray KARABULUT, Öztürk TATAR

4547

Nanoakışkan Kullanılan Birleşik Jet Akışlı ve Kanatçıklı Kanallarda Isı Transferi ve Performans Değerlendirme Sayısının İncelenmesi

Bu çalışmada, birleşik jet akışlı kanallarda bulunan sabit ısı akılı küp ve dairesel oyuklu desenlerden olan ısı transferi su ve %0,02 hacimsel konsantrasyonlu GO (Grafen Oksit)- Su nanoakışkanı kullanılarak sayısal olarak araştırılmıştır. Sayısal çalışma, sürekli ve üç boyutlu olarak k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programının kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Nanoakışkanın termofiziksel özellikleri deneysel olarak elde edilmiştir. Literatürdeki çalışmalar da göz önüne alınarak kanallara üçer adet desenli yüzey yerleştirilmiştir. Kanallara ayrıca jet girişinden itibaren 1,5D jet giriş çapı ölçüsünde sabit bir uzaklıkta (N) 30° ve 90° açılı kanatçıklar eklenmiştir. Kanal yükseklikleri 3D iken akışkanların Re sayısı aralığı 7000-11000’dir. Çalışmadan elde edilen sonuçların doğruluğu ve kabul edilebilirliği deneysel araştırmalar sonucu elde edilen eşitlik kullanılarak kanıtlanmıştır. Çalışmanın sonuçları, kanallardaki her bir desen için ortalama Nu sayısının değişimleri olarak su ve nanoakışkan kullanılarak kanatçıksız ve kanatçıklı durumlarda karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bununla birlikte, kanallardaki her üç desenli yüzeyin tümü için farklı Reynolds sayılarında performans değerlendirme sayıları (PEC) ve ortalama Nu sayısı (Num) ve yüzey sıcaklık değerleri (Tm) Re=11000 için değerlendirilmiştir. Ayrıca, birleşik jet akışlı kanallarda nanoakışkanın hız ve sıcaklık konturu dağılımları sunulmuştur. 30° kanatçıklı nanoakışkanlı küp ve dairesel oyuklu desenli yüzeylerde ortalama Num değerlerinin kanatçıksız ve su akışkanı kullanılan kanallara göre %18,66 ve %15,93 daha fazla oldukları bulunmuştur.

Examination of Heat Transfer and Performance Evaluation Number in Channels Used Nanofluid with Combined Jet Flow and Fin

In this study, heat transfer from fixed heat flux cube and circular cavity patterns in combined jet flow channels was investigated numerically by using water and 0.02% volumetric concentration GO (Graphene Oxide)-Water nanofluid. The numerical study was carried out steady and in three dimensions by using the Ansys-Fluent program with k-ε turbulence model. The thermophysical properties of the nanofluid were obtained experimentally. Considering the studies in the literature, three patterned surfaces were placed on the channels. Also, 30° and 90° angled fins have been added to the channels at a fixed distance (N) of 1.5D jet inlet diameter from the jet inlet. While the channel heights are 3D, the Re number range of the fluids is 7000-11000. The accuracy and acceptability of the results obtained from the study has been proven by using the equation obtained as a result of experimental research. The results of the study were examined comparatively using water and nanofluid in the finless and finned conditions as the mean Nu number variations for each pattern in the channels. However, performance evaluation numbers (PEC) at different Reynolds numbers and average Nu number (Num) and surface temperature values (Tm) were evaluated at Re=11000 for all three patterned surfaces in the channels. Besides, velocity and temperature contour distributions of the nanofluid in the the combined jet flow channels were presented. It was found that the average Num values on the 30° finned nanofluid cube and circular cavity patterned surfaces were 18.66% and 15.93% higher than the channels without fins and using water fluid.
PDF

___

  • [1] Lakshminarayanan, V., Sriraam, N., “The Effect of Temperature on the Reliability of Electronic Components”, IEEE International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies (CONECCT), 1-6, India, 6-7 January 2014.
  • [2] Kılıç, M., “Elektronik Sistemlerin Soğutulmasında Nanoakışkanlar ve Çarpan Jetlerin Müşterek Etkisinin İncelenmesi”, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33 (3), 121-132, 2018.
  • [3] Teamah, M.A., Dawood, M.M., Shehata, A., Numerical and Experimental Investigation of Flow Structure and Behaviour of Nanofluids Flow Impingement on Horizontal Flat Plate”, Experimental Thermal and Fluid Science, 74, 235-246, 2015.
  • [4] Hadipour, A., Zargarabadi, M. R., “Heat Transfer and Flow Characteristics of Impinging Jet on A Concave Surface at Small Nozzle to Surface Distances”, Applied Thermal Engineering, 138, 534-541, 2018.
  • [5] Karabulut, K., Alnak, D.E., “Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometrilerinin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelenmesi”, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 183, 37- 49, 2021.
  • [6] Demircan, T., “Numerical Analysis of Cooling An Electronic Circuit Component with Cross Flow and Jet Combination”, Journal of Mechanics, 35 (3), 395-404, 2019.
  • [7] Öztürk, S.M., Demircan, T., “Numerical Analysis of the Effects of Fin Angle on Flow and Heat Transfer Characteristics for Cooling An Electronic Component with Impinging Jet and Cross-Flow Combination”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 37 (1), 57-74, 2022.
  • [8] Maghrabie, H.M., Attalla, M., Fawaz, H.E., Khalil, M., “Numerical Investigation of Heat Transfer and Pressure Drop of In-Line Array of Heated Obstacles Cooled by Jet Impingement in Cross-Flow”, Alexandria Engineering Journal, 56, 285-296, 2017.
  • [9] Chang, T.B., Yang, Y.K., “Heat Transfer Performance of Jet Impingement Flow Boiling Using Al2O3-Water Nanofluid”, Journal of Mechanical Science and Technology, 28 (4): 1559-1566, 2014.
  • [10] Kumar, D., Zunaid, M., Gautam, S., “Heat Sink Analysis in Jet Impingement with Air Foil Pillars and Nanoparticles”, MaterialsToday: Proceedings, 46 (20), 10752-10756, 2021.
  • [11] Jalali, E., Sajadi, S.M., Ghaemi, F., Baleanu, D., “Numerical Analysis of the Effect of Hot Dent Infusion Jet on the Fluid Flow and Heat Transfer Rate Through the Microchannel in the Presence of External Magnetic Field”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 53, 2021.
  • [12] Abdullah, M.F., Zulkifli, R., Harun, Z., Abdullah, S., Wan Ghopa, W.A., Najm, A.S., Sulaiman, N.H., “Impact of the TiO2 Nanosolution Concentration on Heat Transfer Enhancement of the Twin Impingement Jet of A Heated Aluminium Plate”, Micromachines, 10, 176, 2019.
  • [13] Pak, B.C., Cho, Y.I., “Hydrodynamic and Heat Transfer Study of Dispersed Fluids with Submicron Metallic Oxide Particles”, Experimental Heat Transfer, 11 (2), 151-170, 1998.
  • [14] Hajjar, Z., Rashidi, A., Ghozatloo, A., “Enhanced Thermal Conductivities of Graphene Oxide Nanofluids”, International Communications in Heat and Mass Transfer, 57, 128-131, 2014.
  • [15] Hummers, W.S., Offeman, R.E., “Preparation of Graphitic Oxide, Journal of American Chemical Society, 80, 1339, 1958.
  • [16] Taylor, J.R., “An Introduction to Error Analysis: The Study of Uncertainties in Physical Measurements, University Science Books, Sausalito, 1997.
  • [17] Wang, S.J., Mujumdar, A.S., “A Comparative Study of Five Low Reynolds Number k-ε Models for Impingement Heat Transfer”, Applied Thermal Engineering, 25, 31-44, 2005.
  • [18] Ma, C.F., Bergles, A.E., “Boiling Jet Impingement Cooling of Simulated Microelectronic Chips”, Heat Transfer In Electronic Equipment HTD, 28, 5-12, 1983.
Tesisat Mühendisliği-Cover
  • ISSN: 1300-3399
  • Yayın Aralığı: 6
  • Başlangıç: 1993
  • Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Arşiv
Sayıdaki Diğer Makaleler

Yeşil Çatılarda Bitki Taşıyıcı Tabaka Derinliği ve Yaprak Alan İndeksinin Enerji Performans Değerlendirmesi

Deniz SAYLAM CANIM

Basınçlı Hava Nem Kontrolü: Enerji Verimliliği Bakışıyla Örnek Bir Uygulama

Ahmet Saim PAKER

Nanoakışkan Kullanılan Birleşik Jet Akışlı ve Kanatçıklı Kanallarda Isı Transferi ve Performans Değerlendirme Sayısının İncelenmesi

Doğan Engin ALNAK, Koray KARABULUT, Öztürk TATAR

Suyun Maksimum Yoğunluk Civarında Doğal Taşınımının Sayısal İncelenmesi

Çağrı METİN, Mehmet Akif EZAN

Yüksek Basınçlı Su Sisi (Water Mist) Sistemlerinin Endüstriyel Uygulamalarda Kullanımı ve Performans Değerleri

Bora ŞİRANLI, İsmail TURANLI