Examination of Heat Transfer and Performance Evaluation Number in Channels Used Nanofluid with Combined Jet Flow and Fin

Nanoakışkan Kullanılan Birleşik Jet Akışlı ve Kanatçıklı Kanallarda Isı Transferi ve Performans Değerlendirme Sayısının İncelenmesi

Abstract

In this study, heat transfer from fixed heat flux cube and circular cavity patterns in combined jet flow channels was investigated numerically by using water and 0.02% volumetric concentration GO (Graphene Oxide)-Water nanofluid. The numerical study was carried out steady and in three dimensions by using the Ansys-Fluent program with k-ε turbulence model. The thermophysical properties of the nanofluid were obtained experimentally. Considering the studies in the literature, three patterned surfaces were placed on the channels. Also, 30° and 90° angled fins have been added to the channels at a fixed distance (N) of 1.5D jet inlet diameter from the jet inlet. While the channel heights are 3D, the Re number range of the fluids is 7000-11000. The accuracy and acceptability of the results obtained from the study has been proven by using the equation obtained as a result of experimental research. The results of the study were examined comparatively using water and nanofluid in the finless and finned conditions as the mean Nu number variations for each pattern in the channels. However, performance evaluation numbers (PEC) at different Reynolds numbers and average Nu number (Num) and surface temperature values (Tm) were evaluated at Re=11000 for all three patterned surfaces in the channels. Besides, velocity and temperature contour distributions of the nanofluid in the the combined jet flow channels were presented. It was found that the average Num values on the 30° finned nanofluid cube and circular cavity patterned surfaces were 18.66% and 15.93% higher than the channels without fins and using water fluid.

Özet

Bu çalışmada, birleşik jet akışlı kanallarda bulunan sabit ısı akılı küp ve dairesel oyuklu desenlerden olan ısı transferi su ve %0,02 hacimsel konsantrasyonlu GO (Grafen Oksit)- Su nanoakışkanı kullanılarak sayısal olarak araştırılmıştır. Sayısal çalışma, sürekli ve üç boyutlu olarak k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent programının kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Nanoakışkanın termofiziksel özellikleri deneysel olarak elde edilmiştir. Literatürdeki çalışmalar da göz önüne alınarak kanallara üçer adet desenli yüzey yerleştirilmiştir. Kanallara ayrıca jet girişinden itibaren 1,5D jet giriş çapı ölçüsünde sabit bir uzaklıkta (N) 30° ve 90° açılı kanatçıklar eklenmiştir. Kanal yükseklikleri 3D iken akışkanların Re sayısı aralığı 7000-11000’dir. Çalışmadan elde edilen sonuçların doğruluğu ve kabul edilebilirliği deneysel araştırmalar sonucu elde edilen eşitlik kullanılarak kanıtlanmıştır. Çalışmanın sonuçları, kanallardaki her bir desen için ortalama Nu sayısının değişimleri olarak su ve nanoakışkan kullanılarak kanatçıksız ve kanatçıklı durumlarda karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bununla birlikte, kanallardaki her üç desenli yüzeyin tümü için farklı Reynolds sayılarında performans değerlendirme sayıları (PEC) ve ortalama Nu sayısı (Num) ve yüzey sıcaklık değerleri (Tm) Re=11000 için değerlendirilmiştir. Ayrıca, birleşik jet akışlı kanallarda nanoakışkanın hız ve sıcaklık konturu dağılımları sunulmuştur. 30° kanatçıklı nanoakışkanlı küp ve dairesel oyuklu desenli yüzeylerde ortalama Num değerlerinin kanatçıksız ve su akışkanı kullanılan kanallara göre %18,66 ve %15,93 daha fazla oldukları bulunmuştur.