Journals / Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi / 2019 / Cilt: 11 - Sayı: 1
Experimental Investigation of the Effect of Graphene Oxide (GO)-Distilled Water Nanofluid Usage on Heat Transfer Increment In Circular Tubes Having Different Diameters
- Pages
- 282–301
- DOI
- —
Abstract
In this study, increment of convective heat transfer and pressure drop of graphene oxide (GO)-distilled water nanofluid with volumetric concentration of 0,01% in circular copper straight tubes having inner diameters of 12 mm and 16 mm, length of 1830 mm and with constant wall heat flux was experimentally investigated. In addition, numerical calculations were performed as three-dimensional and steady by solving Navier-Stokes and energy equation using ANSYS-FLUENT program which is the finite volumes method with the assuming of single phase fluid. The effects of volumetric flow rate, heat flux and diameter of the tube were experimentally researched on the convective heat transfer coefficient and the pressure drop of the GO-distilled water nanofluid and the obtained values of convective heat transfer coefficient for the distilled water were compared with determined results from corresponding correlations. Results were presented as the variation of convective heat transfer coefficient and Nu number values at the values of different flow rates and heat fluxes for different tube diameters. And also, the variations of wall surface temperature and convective heat transfer coefficient values of the tubes were examined as numerical and experimental comparison. The obtained results showed that h and Nusselt number values of nanofluid increased with increasing of volumetric flow rate and heat flux and the highest increment values were reached at the pipe with 16 mm inner diameter. The increment value of average convective heat transfer coefficient of the GO-distilled water nanofluid was 34,88% at the flow rate of 1,5 L/min. (Re=1981) and the heat flux of 3043,94 W/m2 (350 W) for the tube with 16 mm inner diameter.
Özet
Bu çalışmada, %0,01 hacimsel konsantrasyonlu grafen oksit (GO)-saf su nanoakışkanının taşınım ısı transferi ve basınç düşüşü artışı iç çapları 12 mm ve 16 mm olan, 1830 mm uzunluğa sahip sabit duvar ısı akılı dairesel bakır düz borularda deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca, çalışmada sayısal hesaplamalar tek fazlı akışkan kabulüyle Navier-Stokes ve enerji denkleminin sonlu hacimler yöntemi olan ANSYS-FLUENT programı kullanılarak çözülmesiyle üç boyutlu ve zamandan bağımsız olarak yapılmıştır. Hacimsel debinin, ısı akısının ve boru çapının GO-saf su nanoakışkanının taşınım ısı transfer katsayısı ve basınç düşüşü üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmış ve saf su için elde edilen ısı taşınım katsayısı değerleri ilgili bağıntılardan elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, farklı çaplı borular için farklı debi ve ısı akısı değerlerinde ısı taşınım katsayısı ve Nusselt sayısı değerlerinin değişimleri olarak sunulmuş ve ayrıca boruların duvar yüzey sıcaklık ve ısı taşınım katsayısı değerlerinin değişimleri sayısal ve deneysel karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, nanoakışkanın h ve Nu sayısı değerlerinin hacimsel debi ve ısı akısındaki artışla arttığını ve en yüksek artış değerlerine 16 mm iç çaplı boruda ulaşıldığını göstermektedir. 16 mm iç çaplı boru için GO-saf su nanoakışkanının ortalama ısı taşınım katsayısı artış değeri 1,5 L/dak.’ lık debi (Re=1981) ve 3043,94 W/m2‘ lik (350 W) ısı akısı değerinde %34,88 olmaktadır.