Karşıt akışlı kapalı tip soğutma kulelerinde nanoakışkanlar kullanılarak kondenser soğutucu akışkanının ısıl performansının optimize edilmesi

Abstract

Kapalı tip soğutma kulelerinde iki ayrı akışkan devresi bulunmaktadır. Bu tür soğutma kulelerinde soğutulan işlem sıvısı serpantin içerisinde bulunur ve doğrudan hava ya da farklı bir soğutucu kaynakla temas etmez. Diğer devre ise açık devre olarak adlandırılır. Bu devredeki su soğutma kulesi içerisinde fanların oluşturduğu çapraz hava akımıyla soğuyarak kazandığı enerjiyi serpantin içerisinde bulunan sıcak işlem sıvısına aktarır ve kule havuzunda toplanır. Soğuyan işlem sıvısı da evaporatör benzeri ikincil bir soğutucu kaynağının içerisindeki sıvıyı soğutmak için kullanılır. Kapalı tip soğutma kulelerinde ısı transferinin iyileştirilmesi konusu artan bir ilgi görmüş ve konuyla alakalı pek çok deneysel araştırma yapılmıştır. Nanoteknoloji alanındaki gelişmelerle beraber ısı transfer verimini artırmak amacıyla nanoakışkanların kullanımı pek çok araştırmacı tarafından deneysel olarak incelenmiştir. Bu çalışmada da kapalı tip soğutma kule kondenser modeli oluşturulmuş ve kondenser içerisindeki sıvının ısı transfer verimini artırmak amacıyla 3 farklı nanopartikül (Al2O3, TiO2 ve SiO2) kullanılmıştır. Kondenser içerisindeki sıvının ısı transfer verimi nanoakışkan eklenmeden önce ve eklendikten sonra deneysel olarak kıyaslanmıştır. Sonuç olarak nanopartikül ilavesi ile ısı transferinde %51 değerine ulaşan iyileşmeler meydana geldiği ve eşanjörün ısıl gücünün önemli ölçüde arttırılabildiği tespit edilmiştir.

In closed-circuit cooling towers, there are two separate fluid circuits. In this type of cooling tower, the process fluid to be cooled is contained within a coil and does not come into direct contact with air or another cooling source. The other circuit is referred to as the open circuit. In this circuit, water is cooled by the cross-flow of air generated by fans within the cooling tower, and the energy it loses is transferred to the hot process fluid inside the coil; the water is then collected in the tower basin. The cooled process fluid is subsequently used to cool the fluid within a secondary cooling source, such as an evaporator. The enhancement of heat transfer in closed-circuit cooling towers has garnered increasing interest, leading to numerous experimental studies on the subject. With advancements in nanotechnology, the use of nanofluids to improve heat transfer efficiency has been experimentally investigated by many researchers. In this study, a closed-circuit cooling tower condenser model was created, and three different nanoparticles (Al2O3, TiO2, and SiO2) were used to enhance the heat transfer efficiency of the fluid within the condenser. The heat transfer efficiency of the fluid inside the condenser was experimentally compared before and after the addition of nanofluids. As a result, it was determined that the addition of nanoparticles led to improvements in heat transfer reaching up to 51% and that the thermal power of the heat exchanger could be significantly increased.