Experimental investigation of laminar flow, pool boiling heat transfer, stability, and bubble dynamics in nanofluids
Nanoakışkan'da laminar akışı, havuz kaynaması ısı transferi, kararlılık, ve kabarcık dinamiğinin deneysel incelenmesi
- Tez No: 478681
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KOŞAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikroelektromekanik soğutma sistemlerindeki (MEMS) gelişmeler, son yirmi yılda minyatür kanallarda akış ve ısı transferi konusunda kapsamlı araştırmalara yol açmıştır. Mikroelektronik, enerji endüstrisi, ulaşım, plazmonikler ve termofotovoltaik hücreler gibi optoelektronik endüstrilerde kullanılan birçok mühendislik cihazında yüksek ısı giderme oranlarına duyulan ihtiyaç, akıllı mühendislik tasarımlarının ve/veya verimli ve yüksek performanslı ısı transfer akışkanlarının geliştirilmesine yol açmıştır. Isı transfer oranındaki bir artış, geometrinin ve karakteristik uzunlukların optimize edilmesiyle veya akışkanların termofiziksel özelliklerinin arttırılması yoluyla, ısı transfer katsayılarının arttırılması sağlanarak elde edilebilir. Mühendislik sistemlerinin geometrik optimizasyonu, sistem minyatür haline geldiğinde üretim ölçeğiyle sınırlıdır. Ek olarak, su, etilen glikol, yağ, soğutucu akışkanlar ve hava gibi geleneksel soğutucular, sınırlı ısı transfer hızlarına neden olur. Böylece, geleneksel sıvı soğutuculara daha yüksek termal iletkenlikleri ortalama çapı 1-100 nm olan nanopartiküllerin eklenmesi“nanoakışkan”olarak adlandırıldı.“Nano”terimi, nano boyutlu parçacıklarla ilgilidir;“akışkan”terimi ise, bu nanopartiküllerin dağılmış olduğu baz sıvılar anlamına gelmektedir. Isı transferinde en çok çalışılan konulardan biri olmasına rağmen, karmaşık yapısı nedeniyle nanoakışkanların altında yatan birçok mekanizma hala aydınlatılamamıştır. Bu çalışmada basınç düşüşü, farklı nanopartiküller, konsantrasyonlar, mikrotüp hidrolik çapları ve ısıtılmış uzunluklar için su bazlı nanoakışkanların tek- ve iki-fazlı ısı transferi araştırılmıştır. Buna ek olarak havuz kaynamasındaki ince platin tel üzerinde, ve cam minikanallarındaki akış içerisindeki kabarcık dinamiği incelenmiştir. Son olarak, nanoakışkanların stabilitesini arttırmak için yeni bir yöntem sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
The advances in cooling microelectromechanical systems (MEMS) have led to extensive research efforts on flow and heat transfer in miniaturized channels during the last two decades. The need for high heat removal rates in many engineering devices used in microelectronics, energy industry, transportation, and optoelectronic industries such as plasmonics and thermophotovoltaic cells led to the development of smart engineering designs and/or efficient and high performance heat transfer fluids. An increase in heat transfer rate can be achieved by either optimizing the geometry and characteristic lengths or increasing heat transfer coefficients via enhancing thermophysical properties of fluids. Geometric optimization of engineering systems is limited to the production scale, when the system goes to miniaturization. Additionally, conventional coolants such as water, ethylene glycol, oil, refrigerants, and air result in limited heat transfer rates. Thus, suspending nanoparticles of average diameters of 1-100 nm with higher thermal conductivities in conventional liquid coolants was introduced which is called“nanofluids”. The term“nano”is related to nano-size particles, while the term“fluids”stands for base liquids which these nanoparticles are dispersed. Despite being one of the most studied subjects in heat transfer, many underlying mechanisms of nanofluids are still not fully elucidated due to its complex nature. In this thesis, pressure drop, single- and two-phase heat transfer of water-based nanofluids for different nanoparticles, concentrations, microtube hydraulic diameters, and heated lengths were investigated. Additionally, bubble dynamics in pool boiling on thin platinum wire, and flow in glass minichannels was studied. Finally, a novel method for increasing the stability of nanofluids was presented.
Benzer Tezler
- Şekerli ağda kaynatma tanklarında karıştırmanın ısı geçişine etkisinin incelenmesi
Investigation of agitation effects on heat transfer in boiling vessels of sugar syrup
UFUK DURMAZ
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
- Akış yönlendirici plakaların çıkıntılı ısı kaynaklarından karışık konveksiyonla laminar ısı transferine etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of effect of flow routing plates on laminar mixed convection heat transfer from protruded heat sources
BURAK KURŞUN
Doktora
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MECİT SİVRİOĞLU
- Çıkıntılı ısı kaynakları bulunan bir kanalda karışık konveksiyon ile ısı transferinin laminar ve türbülanslı akış şartlarında deneysel ve sayısal analizi
Experimental and numerical investigation of laminar and turbulent mixed convection heat transfer in a channel with discrete protruded heat sources
TOLGA PIRASACI
Doktora
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MECİT SİVRİOĞLU
- Silindirik borularda manyetohidrodinamik akışın deneysel olarak incelenmesi ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile sayısal analizi.
Experimental investigation of magnetohydrodynamic flow in cıcrcular pipes and numerical analysis wıth computational fluid dynamics.
ENGİN GEDİK
- Halkasal kesitli borulardaki teğetsel girişli sönümlü döngülü laminer akışlarda ısı taşınımı karakteristiğinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of convective heat transfer characteristics of swirling decaying laminar flows with tangential inlet in an annulus
SEFER ARDA SERBES
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN