Al2O3-Su, TiO2-Su ve CuO-Su Nanoakışkanların Türbülanslı Boru Akımında Basınç Kayıplarının Deneysel Olarak İncelenmesi

Abstract

Geleneksel ısı transferi akışkanının içerisine yüksek ısıl iletkenliğe sahip nano boyuttaki katı partiküllerin katılmasıyla elde edilen yeni nesil ısı transferi akışkanlarına 'nano-akışkan' ismi verilmektedir. Sıvı akışkan içerisine nano boyuttaki katı partiküller kararlı ve homojen olarak süspanse edilerek hazırlananyüksek ısıl iletkenliğe sahip nanoakışkanlar yüksek ısıl performans sergilemektedir. Bu çalışmada Al2O3-Su, TiO2-Su, CuO-Su nanoakışkanlarının boru ve bazı boru elemanlarında basınç kayıpları deneysel olarak incelenmiştir. Bu deneysel çalışmada test edilen nanoakışkanlar %1, 2 ve 3 nanopartikül konsantrasyonlarında ve katı nanopartikül boyutları 30-40 nm'dir. Nanoakışkanların akım yapısı üzerine yapılan deneysel çalışmalarda ΔP basınç kayıpları ve debi ölçülerek boru akımı için f sürtünme faktörü ile çeşitli boru elemanları için K yerel basınç kayıp katsayıları belirlenerek, Re sayısı ile ilişkileri incelenerek değerlendirilmiştir. Bu çalışmadan elde edilen verilerden, nano-akışkanların temel akışkana kıyasla dikkate değer ölçüde daha yüksek basınç kaypları, dolayısıyla daha yüksek sürtünme faktörü ve yerel basınç kayıp katsayısı sergilediği; buna ilaveten düz borudaki nanoakışkanın türbülanslı akışı için ölçülen sürtünme faktörünün Reynolds sayısı ile değişimi pürüzlü bir borudaki temel akışkan suyun sergilediği değişime benzer bir eğilim gösterdiği görülmüştür. Pürüzlü bir borudaki türbülanslı su akışı için sürtünme faktörünün Moody diyagramındaki gibi Reynolds sayısı ile değişimi eğilimine benzer bir eğilim sergilediği belirlenmiştir.

New generation heat transfer fluids that are obtained by adding high thermal conductivity nano sized solid particles into the conventional heat transfer fluids are called nano-fluids. High thermal conductivity nano-fluids that are prepared by stable and homogeneously diffusing nano sized solid particles into liquid show high thermal performance. In this study, Al2O3-Water, TiO2-Water, CuO-Water nano-fluid pressures in the pipe and some pipe parts losses have been experimentally analyzed. Nano-fluids that are tested in this study have 1%, 2% and 3% of nano particle volumetric concentrations and 30-40 nm solid nano particle sizes. ΔP pressure drops and following pipe flow for friction factor and various pipe fitting for the local pressure loss coefficient were measured and Reynold number relationships in experimental studies based an nanofluid flow structure were determined. It was determined that the nano-fluids results the higher pressure drops significantly with respect to base fluid, in addition to, the basic fluid water and nano-fluids in smooth pipe have smilar flow behaviour with rough pipe. The change of Reynold number with coefficient of friction graphics are in good aggrement with Moody diagram.