NANO AKIŞKANLI BİR BENZİNLİ MOTOR RADYATÖRÜNÜN PERFORMANSI

Abstract

Endüstrinin her alanında kullanılan ısı değiştiricilerde, enerji ekonomisi açısından ısı transferini iyileştirmeye yönelik çalışmalar önem arz etmektedir. Isı transferini iyileştirmeye yönelik çalışmalar genel olarak "pasif", "aktif" ve "karma" yöntemler olarak sınıflandırılmaktadır. Pasif yöntemler, dış güç kullanılmasını gerektirmeyen yöntemlerdir. Dönmeli akış cihazları, pürüzlü yüzeyler, borunun içine yerleştirilen iyileştirme elemanları vs. pasif yöntemlere örnek olarak verilebilir. Aktif yöntemler, dış güç kaynağının kullanılmasını gerektiren yöntemlerdir ve mekanik karıştırıcılar, akışkan titreşimi, yüzey titreşimi, elektrostatik alanlar vs. bu yöntemler arasında sayılabilir. Karma yöntemlerde ise aktif veya pasif yöntemlerden iki veya daha fazlası birlikte kullanılmaktadır. Konvansiyonel ısı değiştiricilerinde ısı transferi performansları düşük olan su, motor yağı ve etilen glikol gibi ısı transferi akışkanları kullanılmaktadır. Ancak sıvı fazındaki bu akışkanların ısı transferi kabiliyetleri çok iyi düzeyde değildir. Bu nedenle son yıllarda nano teknolojinin de gelişmesi ile birlikte, ısı transfer performansları yüksek olan ve mikron boyutunda üretilebilen nano partiküller sayesinde, nano akışkanlar elde edilmeye başlanmıştır. Elde edilen bu nano akışkanlar, soğutucu akışkan olarak birçok uygulama ve bilimsel çalışmada kullanılmış, netice olarak ısı transferini artırmada daha etkili oldukları tespit edilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında; Al2O3, Fe3O4, ZnO, ZrO2, SiO2, ve TiO2 gibi nano bileşikler ile suyun birbirine karıştırılmasından elde edilen nano akışkanlar; dört zamanlı ve dört silindirli içten yanmalı benzinli bir motorun soğutma sisteminde ayrı ayrı soğutucu akışkan olarak kullanılmıştır. Motor soğutma sistemine ait radyatör fanı çalıştığı zamanlarda, her bir nano akışkanın ısı transferi üzerine olan katkısı ölçülmüştür. Yapılan deneysel çalışmalar neticesinde, denenen nano akışkanların su ve antifrizli suya göre daha iyi bir düzeyde ısı transferine etki ettikleri tespit edilmiştir. Ancak, suda çözünmeyen ve zamanla çökelmeye maruz kalan mevcut nano akışkanların bu yönü itibariyle önem arz eden bir dezavantaja sahip oldukları gözlemlenmiştir. Anahtar kelimeler: Benzinli motor, nano akışkan, motor soğutma sistemi, radyatör.

The study of improving temperature transfer becomes more important in energy economy point of view, when temperature change in any field of an industry. The improvements of temperature transfers are categorized as "passive", "active", and "mixed". The passive methods are used when there is no need for an external force. Rotary fluid devices, rough surfaces, elements of improvements in pipes etc. are among the examples of passive methods. The active methods are used when there is a need for an external force and mechanic mixers, fluids vibration, surface vibration, electrostatic fields etc. are among the examples of active methods. For the mixed methods, two or more of active and passive methods are used together. Low performance of temperature transfer fluids like water, engine oil, and ethylene glycol are used for the conventional temperature changers. However, the ability of temperature transfer of these fluids is not at an optimal level as they are all in liquid phase. Therefore, in the recent years with the improvements in nano technology, nano fluids with the high performance temperature transfer are manufactured with the help of nano particles in micron dimensions. These nano fluids are used in many scientific studies and applications as coolant fluids, as a result, they have been proven to be effective in improving temperature transfer. In this thesis, nano fluids, derived from mixing water and nano compounds like Al2O3, Fe3O4, ZnO, ZrO2, SiO2, and TiO2 , are used as coolant fluid in four-stroke and four-cylinder internal combustion gasoline engine system. When radiator fan in engine coolant system is on, the contribution to temperature transfer has been measured for each and every nano fluid. In the light of the performed experiments, nano fluids that are experimented with are found to perform far better than antifreeze-water and water in temperature transfer. However, it has been observed that current nano fluids are non-soluble in water and they leave sediments in time, which is an important disadvantage of nano fluids. Key words: Gasoline engines, nono-fluids, engine coolant system, radiator.