Mini kanallı gövde borulu ısı değiştiricide nanoakışkan kullanımının deneysel incelenmesi. = Experimental investigation of nanofluid use in mini-channel shell and tube heat exchanger.

Abstract

MİNİ KANALLI GÖVDE BORULU ISI DEĞİŞTİRİCİDE NANOAKIŞKAN KULLANIMININ DENEYSEL İNCELENMESİ Gövde borulu ısı değiştiricilerde pasif ısı geçişi iyileştirme yöntemlerinden, kanal boyutlarının makrodan miniye düşürülmesi; malzeme, hacim ve enerji tasarrufu sağlayarak, maliyetleri azaltacaktır. Ayrıca kompaktlık artışıyla, daha küçük hacimde, daha az ısı geçişi alanıyla, daha yoğun ısı geçişi sağlanırken, kullanılacak aracı akışkanların miktarı da azalacaktır. Buna ek olarak diğer pasif ısı geçişi iyileştirme yöntemiyle, aracı akışkanlara katı partiküller eklenerek, ısı değiştiricilerin performansı artırılabilir. Bu amaçla saf aracı akışkanlara (su, yağ, etilen glikol gibi) nano partiküllerin eklenmesiyle ve termofiziksel özelikler değiştirilerek elde edilen nanoakışkanlarla, ısı geçişinin daha da iyileştirilebileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada, Kern yöntemine göre tasarlanan, tek geçişli mini kanallı gövde borulu ısı değiştiricide, boru tarafındaki taşınımla ısı geçişi ve basınç düşümü deneysel incelenmiştir. Deneyler, gövde tarafındaki sıcak akışkandan (40C'deki sıcak su) boru tarafındaki soğuk akışkana (20C'deki soğuk su ve nanoakışkanlar), zıt akış koşullarında yapılmıştır. Boru tarafındaki su ve altı farklı (%0,02, %0,1, %0,2, %0,4, %0,6 ve %0,8) hacimsel oranda hazırlanan Al2O3-su nanoakışkanlarının ısı geçişi ve basınç düşümü performansları, geçiş akışı ve türbülanslı akış koşullarında (1900

ENHANCEMENT OF HEAT TRANSFER IN SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER USING MINI-CHANNELS AND NANOFLUIDS Reducing channel sizes from macro to mini is a passive heat transfer enhancement method. Using this method in shell and tube heat exchangers will reduce costs by saving material, volume, and energy. More compactness results in a more intense heat transfer with a smaller volume and a smaller heat transfer area. It also reduces the amount of working fluid. In addition, the performance of heat exchangers can be enhanced by adding solid particles to the working fluids through another passive heat transfer enhancement method. It is believed that heat transfer can be further enhanced by adding nanoparticles to pure working fluids (such as water, oil, and ethylene glycol) and obtaining nanofluids by changing their thermophysical properties. This study experimentally investigated heat transfer and pressure drop on the tube side of a single-pass mini-channel shell and tube heat exchanger designed according to the Kern method. The experiments were carried out under counterflow conditions from hot fluid (hot water at 40°C) at the shell side to cold fluid (cold water and nanofluids at 20°C) at the tube side. The heat transfer and pressure drop performances of tube-side water and Al2O3-water nanofluids prepared in six different volumetric concentrations (0.02%, 0.1%, 0.2%, 0.4%, 0.6% and 0.8%) were investigated under transitional flow and turbulent flow conditions (1900