ELMAS-SU NANOAKIŞKANI KULLANILAN FARKLI KANATÇIK UZUNLUKLU VE AÇILI BİRLEŞİK JET AKIŞLI KANALLARDA ISI TRANSFERİNDEKİ İYİLEŞMENİN ANALİZ EDİLMESİ

Abstract

Enerji yoğun kullanılan sanayi sektörü başta olmak üzere; üretilen her türlü cihaz ve ekipmanın enerji verimliliği yüksek ve uzun ömürlü sistemler olmasına dikkat edilmektedir. Bu durumun önündeki en önemli engel, teknolojik olarak ilerleme sağlanan cihazlarda ısınma problemidir. Çapraz akış-çarpan jet akışlı birleşik jet akışı ısı transferi yönteminin birlikte uygulanması, kapasitesi yüksek bir soğutma yöntemi oluşturabilmektedir. Bu çalışmada, küp ve oyuklu modellerden olan ısı transferi kanatçıksız, 30o ve 90o açılı kanatçıklı birleşik jet akışlı kanallarda su ve Elmas-Su nanoakışkanı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Kanatçıklar, çarpan jet girişinden itibaren kanala sabit N=1,5D uzaklıkta yerleştirilmiş olup; kanatçık uzunlukları K=D ve K=2D olarak alınmıştır. Sayısal inceleme, zamandan bağımsız ve üç boyutlu olarak enerji ve Navier-Stokes denklemlerinin Ansys-Fluent programı kullanılarak k-ε türbülans modeli ile çözülerek gerçekleştirilmiştir. Kanatçık ve kanalın alt ve üst yüzeyleri adyabatik iken; model yüzeylerine 1000 W/m2‘ lik sabit ısı akısı uygulanmıştır. Akışkanlar için çalışılan Reynolds sayısı aralığı 7000-11000'dir. %2 hacimsel konsantrasyonlu Elmas-Su nanoakışkanın termofiziksel özellikleri literatürde bulunan denklemler yardımıyla elde edilmiştir. Çalışmanın sonuçları literatürdeki deneysel çalışma sonucu elde edilen korelasyonla karşılaştırılmış ve sonuçların uyumlu oldukları bulunmuştur. Sonuçlar, kanallardaki her bir küp ve oyuklu model yüzeyi için kanatçık uzunluğuna bağlı olarak ortalama Nu sayısının değişimleri olarak analiz edilmiştir. Ayrıca, Re=11000 değerinde farklı kanat açıları (30o ve 90o) ve uzunlukları (K=D ve K=2D) için Elmas-Su nanoakışkanının hız-akım ve sıcaklık konturu dağılımları görselleştirilmiştir. Reynolds sayısının farklı değerlerinde K=D ve K=2D ve kanallardaki tüm model yüzeyleri için su ve Elmas-Su nanoakışkanı kullanılması durumlarında karşılaştırmalı olarak ortalama Nu sayısı (Nuort) ve model yüzey sıcaklık değerleri (Tort) değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, Re=11000’ de 90o açılı ve Elmas-Su nanoakışkanı kullanılan K=2D uzunluklu kanatçıklı kanalda kanatçıksız ve su akışkanı kullanılan kanalla kıyaslandığında sırasıyla küp ve oyuklu model yüzeyleri için Nuort değerinde %80,35 ve %90,03’ lik artışlar elde edilmiştir.