Dairesel bir tüp içinde gömme parça ve nanoakışkan kullanımının ısı transferi geliştirmelerine etkisinin sayısal bir incelemesi

Bu çalışmada iki metal oksit nanoakışkan (γAl2O3-damıtılmış su ve CuO- damıtılmış su) kullanılarak bükülmüş şerit içeren yatay, dairesel boru içerisindeki ısı transfer iyileştirmesinin sayısal araştırılması sunulmuştur. Büküm oranı dört olan tipik ve saat yönü ile saat yönü tersine bükülmüş şerit kombinasyonundan oluşan iki çeşit bükülmüş şerit eleman kullanılmıştır. Çalışmada, % 0, 1, 2, ve 3 hacimsel konsantrasyonlara sahip nanoakışkanlar, türbülans akımda, 5000-20000 Reynolds rakamı aralığında ve 2000 W/m2 üniform ısı akışı şartları altında analiz edilmiştir. Sayısal analiz çalışmalarının tamamı sayısal modelleme amaçlı bir ticari paket programı olan ANSYS FLUENT kullanılarak yapılmıştır. Reynolds sayısının, nano akışkan tipinin ve hacimsel konsantrasyonunun; ısı transferi iyileşimi, Nusselt sayısı, hız profili ve sürtünme kayıpları üzerine etkileri çalışılmıştır. Saf su kullanılan model akış şartlarında, ısı transferindeki maksimum iyileşme, Nusselt sayısı oranı ele alındığında 1.859 olarak 5000 Reynolds sayısında ve saat yönü ile saat yönü tersine bükülmüş şerit kombinasyonundan oluşan eleman için bulunmuştur. Nusselt sayısı oranı cinsinden ısı transferindeki maksimum iyileşme CuO- damıtılmış su nano akışkanı için 3.6 ve Al2O3-damıtılmış su nano akışkanı için 3.2 olarak bulunmuştur. Bu degerler %3 hacimsel konsantrasyonda ve düşük Reynolds sayısında (5000 civarında) saat yönü ile saat yönü tersine bükülmüş şerit kombinasyonundan oluşan eleman için elde edilmiştir. Sürtünme faktörü oranındaki artış genellikle düşük Reynolds sayısında, yüksek Reynolds sayısına göre daha belirgindir. Sürtünme faktörü oranındaki artış CuO- damıtılmış su nano akışkanı için 6.4 ve Al2O3-damıtılmış su nano akışkanı için 6.1 olarak bulunmuştur. Bu değerler, maksimum ısı transferi geliştirme durumu için saat yönü ile saat yönü tersine bükülmüş şerit kombinasyonundan oluşan eleman için elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: nano akışkan, ısı transferi, iyiltireşme, bükülmüş şerit, Reynolds sayısı, Nusselt sayısı, sürtünme faktörü.