NANO PARÇACIK KATKILI YENİ NESİL FAZ DEĞİŞTİREN MADDELERİN DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

Enerji konusu son yıllarda önemi giderek artan bir konu olup, enerji tüketimi ve üretimi arasındaki fark, özellikle ülkemiz gibi gelişmekte olan ülkelerde giderek artmaktadır. Bu nedenle, enerji depolama enerji verimliliğini sağlamak adına önemli bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Enerji depolamada bir çok teknik mevcuttur. Bu projede Faz Değiştiren Maddelerin ısıl kontrolü üzerinde yoğunlaşılmıştır. Bunu gerçekleştirebilmek için saf ya da ötektik Faz Değiştiren Madde içerisine nano parçacık ilave yapılmıştır. Bu ürün de Nano Parçacık Katkılı Faz Değiştiren Malzeme olarak adlandırılır. Bu çalışma, hem sayısal hem de deneysel yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Nano parçacıkların ötektik FDM içerisine nüfuz ettirilebilmesi için ultrasonik karıştırıcı kullanılmıştır. Fark Taramalı kalorimetre (DSC), SEM, FT-IR, X-RAY teknikleri de NPKFDM’ nin ısıl özelliklerinin tespiti için kullanılmıştır. Çalışmada, bir çok test yapılmış ve tyosinamin-myrsitik asit ötektik karışımı ve CuO nanoparçacık kullanıldı. NPKFDM’ nin ısıl performansını elde etmek için otomatik kontrollü bir ısı değiştirgeci sistemi tasarımı yapılmıştır. Bu sistem içerisinde iki farklı ısı değiştirgeci olup, birine saf FDM diğerine ise, NPKFDM konmuştur. NPKFDM kullanımı ile birlikte hem katılaşma hem de erime süreleri önemli miktarda kısalmıştır. Erime sonuçları, uzun bir silindir içerisinde belirli sınır şartları altında akışı ve ısı transferini yöneten denklemlerin zamana bağlı çözümü ile sayısal olarak da çözülmüştür. Akım çizgileri, erime fraksiyonları, eş sıcaklık eğrileri ve hız vektörleri elde edilmiştir. Sıcaklık profilleri sayısal ve deneysel olarak karşılaştırılmış ve iki çalışma arasında uyum olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak, FDM’ ye nano parçacık ilavesi, FDM’ nin çevrim sayısını, ısı transferini, erime ve katılaşma zamanını kontrol etmek için kullanılabilecek bir yöntemdir. Termal iletkenlik cihazı ile yapılan çalışmada, ötektik FDM’nin 0.1 W/mK, NPKFDM ise 0.11 W/mK bulunmuştur. Erime ve katılaşma zamanı %12.5 ile %63 oranında Nano parçacık kullanımı ile indirgenmiştir.