INVESTIGATION OF HEAT TRANSFER IMPROVEMENTS OF GRAPHENE OXIDE-WATER AND DIAMOND-WATER NANOFLUIDS IN CROSS-FLOW-IMPINGING JET FLOW CHANNELS HAVING FIN

Yıl 2023, Cilt: 43 Sayı: 1, 11 - 30, 30.04.2023

Koray Karabulut

https://doi.org/10.47480/isibted.1290668

Öz

In this study, the heat transfer from two different model surfaces (roof and crown) and flow structure in the channels with the cross flow-impinging jet flow were numerically analyzed by using water, 0.02% GO (Graphene Oxide)-Water and 2% Diamond-Water nanofluids. The numerical study was carried out steady and three dimensional using the Ansys-Fluent program with k-ε turbulence model. A fin with 90o angle was added on the upper channel surface from the impinging jet inlet at distinct distances. A constant heat flux of 1000 W/m2 was applied to the model surfaces. The channel heights are fixed and the Re range of the fluids is 5000-15000. The numerical results obtained from the study were compared with the results of the experimental studies in the literature and it was seen that the results were compatible and acceptable. The results of the study were comparatively examined for water and nanofluids as the mean Nu and surface temperature variations for each model in the channels without fins and at different fin distances. Also, velocity and temperature contour distributions of the combined jet Diamond-Water nanofluid flow were visualized. However, performance coefficient (C) and mean Nu (Num) and, surface temperature values (Tm) were evaluated for all three patterned surfaces in the channels. Num increases for GO-Water nanofluid at Re=15000 and fin distance of 2D are 47.53% and 57.42% compared to the case of using finless and water fluid for the roof and crown model surfaces, respectively.

Anahtar Kelimeler

Cross flow-impinging jet flow, Carbon-based nanofluid, Fin, Heat transfer

KANATÇIKLI ÇAPRAZ-AKIŞ-ÇARPAN JET AKIŞLI KANALLARDA GRAFEN OKSİT-SU VE ELMAS-SU NANOAKIŞKANLARININ ISI TRANSFERİ İYİLEŞTİRMELERİNİN ARAŞTIRILMASI

Öz

Bu çalışmada, çapraz akış-çarpan jet akışlı kanallarda iki farklı model yüzeyinden (çatı ve taç) olan ısı transferi ve akış yapısı su, %0,02 GO (Grafen Oksit)-Su ve %2 Elmas-Su nanoakışkanları kullanılarak sayısal olarak analiz edilmiştir. Sayısal çalışma, k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programı kullanılarak sürekli ve üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Kanal üst yüzeyine çarpan jet girişinden itibaren farklı mesafelerde 90o açılı bir kanatçık eklenmiştir. Model yüzeylerine 1000 W/m2’ lik bir sabit ısı akısı uygulanmıştır. Kanal yükseklikleri sabittir ve akışkanların Re sayısı aralığı 5000-15000’ dir. Çalışmadan elde edilen sayısal sonuçlar, literatürdeki çalışmanın deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve sonuçların makul ve kabul edilebilir olduğu görülmüştür. Sonuçlar, kanatçıksız ve farklı kanatçık uzaklıklarında kanallardaki her bir model için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklık değişimleri şeklşnde su ve nanoakışkanlar için karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ayrıca, birleşik jet Elmas-Su nanoakışkanı akışının hız ve sıcaklık konturu dağılımları görselleştirilmiştir. Bununla birlikte, performans katsayısı (C) ve ortalama Nu (Num) ve yüzey sıcaklık değerleri (Tm) kanallarda bulunan her üç desenli yüzey için değerlendirilmiştir. Re=15000 ve 2D kanatçık uzaklığında GO-Su nanoakışkanı için Num artışları, kanatçıksız ve su akışkanı kullanılan durumla kıyaslandığında çatı ve taç model yüzeyleri için sırasıyla %47,53 ve %57,42’ dir.

Anahtar Kelimeler

Çapraz akış-çarpan jet akışı, Karbon tabanlı nanoakışkan, Kanatçık, Isı transferi