NANO AKIŞKANLARIN OTOMOBİL RADYATÖRLERİNDE ISI TRANSFERİ VE BASINÇ KAYIPLARINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Araç soğutma sistemlerinin en önemli elemanlarından olan radyatörlerde genel olarak su veya su-antifriz karışımları kullanılmakta olup bu akışkanlar özelliklerinden dolayı yeterli ısı transfer kapasitesine sahip değillerdir. Radyatörlerde ısıl özellikleri daha iyi olan nano akışkanlar kullanılarak daha verimli bir soğutma yapılabilmektedir. Bu çalışmada boru ve kanatçıklı yapıda olan iki farklı otomobil radyatöründe farklı hacimsel konsantrasyonlarda (%0.1, %0.3, %0.5) hazırlanan saf su esaslı Al2O3 ve MgO nano akışkanlarının 45, 50, 55 ve 60 ℃ giriş sıcaklıkları ve 7, 8, 9, 10 lt/dk hacimsel debilerde ısı transferine ve basınç kayıplarına etkisi deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlarda radyatörler üzerinde nano akışkan kullanımı ile ısı transfer miktarı, Nu sayısı ve toplam ısı transfer katsayısı değerlerinde artış görülmüştür. Hacimsel konsantrasyon ve debi artışı ile bu değerlerin artış oranları da yükselmektedir. Genel olarak sıcaklık artışı ile ısı transfer miktarları tüm akışkanlar için artmakta olsa da artış oranları için sıcaklık Al2O3 nano akışkanında olumsuz etki gösterirken, MgO nano akışkanında ise olumlu yönde etki göstermiştir. Isıl performans olarak MgO nanoakışkanında Al2O3 nano akışkanına göre daha yüksek değerler elde edilmiştir. Radyatör 1 (bakır) için saf suya göre elde edilen en yüksek artışlar toplam ısı transferinde %30.5, toplam ısı transfer katsayısında %35.4 ve Nusselt sayısında %43.61 olarak hesaplanmıştır. Radyatör 2 (Alüminyum) için ise saf suya göre en yüksek artışlar toplam ısı transferinde %26.8, toplam ısı transfer katsayısında %34.77 ve Nusselt sayısında %46.76 olmaktadır. Ayrıca tüm akışkanlar için Re artışı ile Nu sayısı artmaktadır. CFD programı ile nümerik çözümleme yapılmış ve bulunan Nu sayılarının deneysel sonuçlarla karşılaştırılması yapılmıştır. Ek olarak deneysel verilerden Nu hesaplama denklemi türetilmiştir. Nano akışkan kullanımının basınç kayıplarına ve pompa gücüne etkisindeki en yüksek artış MgO nano akışkanında meydana gelmiştir. Hacimsel konsantrasyon artışı ile basınç kaybı ve pompa gücü artmaktadır. Ayrıca radyatör 1 (bakır)’de radyatör 2 (alüminyum)’ye göre daha fazla basınç kaybı meydana geldiği tespit edilmiştir