Nanoakışkanlı levhalı ısı değiştirici kanallarında ısı geçişinin deneysel ve sayısal incelenmesi

Bu çalışma, nanoakışkanlı contalı levhalı ısı değiştirici kanallarında taşınımla ısı geçişi ve basınç düşüşünü deneysel ve sayısal olarak incelemek amacıyla yapılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmalarda, balıksırtı şeklinde geometriye sahip dalgalı yüzeyli ısı değiştirici levhaları ve Al2O3/su (40 nm) nanoakışkanı kullanılmıştır. Deneyler süresince ısıyı veren sıcak akışkanın kütlesel debisi 90 kg/h, ısı değiştiricisine giriş sıcaklığı 40 oC'de sabit tutulmuştur. Isıyı alan soğuk akışkanın (nanoakışkan) ise kütlesel debisi 90, 120, 150, 180, 240 ve 300 kg/h debi aralığında değiştirilmiş ve ısı değiştiricisine giriş sıcaklığı 17,5 oC'de sabit tutulmuştur. Levhalı ısı değiştirici kanalları için oluşturulan iki boyutlu (2B) ve üç boyutlu (3B) modellerin, ANSYS-Fluent yazılım (paket) programı ile sayısal çözümlemeleri de yapılmıştır. Sayısal çözümlemelerde tek fazlı (single phase) ve çift fazlı (mixture, Euler) yaklaşımları kullanılmıştır. Sayısal çözüm ile elde edilen ısı taşınım katsayısı ve sürtünme faktörü değerleri, deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak sayısal sonuçlar doğrulanmıştır. Deneyler ve sayısal çözümlemeler, hacimsel oranları % 0,25, % 0,5, % 0,75 ve % 1 olan nanoakışkanları için yapılmış ve Reynolds sayısı 500-2000 aralığında seçilmiştir. Nanoakışkanın hacimsel oranı ve kütlesel debisiyle ısı taşınım katsayısının arttığı ancak sürtünme faktörünün azaldığı deneysel olarak belirlenmiştir. Isı geçişinde suya göre iyileşme en küçük hacimsel oran için ortalama % 7,72 en yüksek hacimsel oran için ise ortalama % 42,4 belirlenmiştir. Nanoakışkanlı ısı geçişi için literatürdeki sonuçlar dikkate alındığında, çalışmalarımız sırasında elde edilen deneysel ve sayısal sonuçların uygun olduğu görülmektedir.