TÜBİTAK MAG Proje01.04.2019Çok çesitli uygulama alanına sahip olan nanoakıskanlar, ısı transferi sistemlerinde, kullanılanakıskanların ısıl iletkenlik katsayısını arttırmak amacıyla baz akıskanın içerisine, ısıl iletkenligiyüksek nano boyutlarda parçacıklar katılmasıyla üretilirler. Nanoakıskanların hazırlanması,hazırlanan nanoakıskanın ısıl iletkenliginin arttırılması her ne kadar basit görünse de çokkarmasık bir sistemdir. Nanoakıskanların ısıl iletkenliginin artması ve ısı transferiuygulamalarında kullanılabilirligi, hazırlanan nanoakıskanın kararlılıgından, viskozitesinekadar birçok önemli parametre ile baglantılıdır. Isıl iletim katsayısı ne kadar artmıs olursaolsun, kararlı olmayan nanoakıskanların kısa sürede çökmesi ve viskozitesinin baz akıskanagöre fazlaca artıs göstermesi, ısı transferi sistemlerinde basınç düsüsüne, korozyona vetıkanıklıklara neden olmaktadır. Tüm bunlar göz önüne alındıgında, hazırlanannanoakıskanların pratikte kullanımı için bu parametrelerin incelenmesi ve birbiri ile olanbaglantılarının ortaya konulması gerekmektedir. Bu projede kararlı nanoakıskanlarınhazırlanması ve ısıl iletkenliklerinin belirlenmesinin yanı sıra bu parametrelerin birbiri ilebaglantısının aydınlatılması hedeflenmistir.Baz akıskan olarak su, etilen glikol (EG) ve kompresör yagı kullanılan bu projede,nanoparçacık olarak farklı yüzey alanlarına sahip grafen nanoplateletler (GNP) ve tek duvarlıkarbon nanotüpler (SWCNT) kullanılmıstır. Nanoakıskan kararlılıgının saglanması amacıyla,polietilen glikol türevi polihedral oligomerik silseskuokzan (PEG-POSS) nanoakıskanlarda ilkkez yüzey aktif madde olarak bu projede kullanılmıstır. Ayrıca hazırlanan akıskanlarınkararlılıgının artması için pH ayarlaması yapılmıstır. SWCNT içeren su bazlı nanoakıskanlarınhazırlanmasında 50 dk ve 100 dk olmak üzere iki farklı ultrasonikasyon süresi kullanılarak ısıliletkenlige etkisi incelenmistir. Kararlılık degerlendirmesi için UV-Vis Spektrofotometrisi veZeta Potansiyeli ölçümleri yapılmıstır. Bu projede örneklerin santrifüj edilmesi gibi farklıislemler sayesinde nanoparçacık konsantrasyonunun zeta potansiyeline etkisi basarıylaincelenmistir. Isıl iletkenlik ölçümleri 3-omega yöntemiyle gerçeklestirilmistir. Ayrıca farklıyüzey alanlarına sahip nanoparçacıkların kullanılması, farklı konsantrasyonlarda yüzey aktifmadde kullanımı ve farklı baz akıskanlarla çalısılması; bu örneklerin reolojik davranısı, ısıliletkenlik ve yüzey gerilimi ile temas açısı gibi ısı transferi sistemlerinde önem tasıyanözelliklerinin belirlenmesi ve bu özellikleri etkileyen parametrelerin incelenmesi, bu projeyi çokyönlü ve basarılı bir çalısma haline getirmistir.Nanofluids, which have a wide range of applications, are produced by the addition of nanosizedparticles having high thermal conductivity to the base fluid to increase the thermalconductivity of the fluids used in heat transfer systems. Preparing the nanofluids andincreasing the thermal conductivity of the nanofluid are very complex process. The increase ofthermal conductivity of nanofluids and its usage in heat transfer applications are related withmany important parameters from the stability of the nanofluids to their viscosity. No matter howmuch the thermal conductivity is increased, the rapid sedimentation of unstable nanofluids andthe increase in viscosity of nanofluids over that of the base fluid lead to pressure drop,corrosion, and clogging in heat transfer systems. Considering all these, it is necessary toexamine these parameters and to make connections with each other for the practical use ofprepared nanofluids. In this project, it is aimed to prepare stable nanofluids and determine theirthermal conductivity and to clarify the connection of these parameters.Distilled water, ethylene glycol (EG), and compressor oil were used as base fluid. Graphenenanoplatelets (GNP) with different surface areas and single walled carbon nanotubes(SWCNT) were used as nanoparticles. Polyethylene glycol-derived polyhedral oligomericsilsesquioxane (PEG-POSS) was used for the first time in literature, as a surface active agentin nanofluids in order to ensure their stability. In addition, pH value was adjusted to increasethe stability of the nanofluids. In the preparation of water-based nanofluids containing SWCNT,the effect of two different ultrasonication times, 50 min and 100 min, on thermal conductivitywas investigated. UV-Vis Spectrophotometry and Zeta Potential analyses were performed forstability assessment. In this project, the effect of nanoparticle concentration on zeta potentialhas been studied successfully through different processes such as centrifugation and dilutionof samples. Thermal conductivity measurements were carried out by 3ω method. In additionto the usage of different carbon based nanoparticles, various concentrations of surface activeagent, and 3 different base fluids; studying the other factors (e.g. pH, ultrasonication time etc.)affecting the thermal, rheological, and surface properties of nanofluids in heat transfer systemhas made this project a multi-faceted and successful work.Key Words: GNP, SWCNT, nanofluids, 3ω thermal conductivity, viscosity
