Prepearing solutions of containing iron oxide nanoparticles to improve heat transfer - Delener, Müge (My University, 2013)
Isı Transferi İyileştirmesi Amacıyla Demir Oksitlerin Nanopartiküllerini İçeren Çözeltilerin Hazırlanması Bu çalışmada demir oksit nanopartiküllerinin sentezi, karakterizasyonu, ısıl iletkenlik ölçümleri ve teorik modellerle karşılaştırılmaları ile ilgilenilmiştir. Bu çalışmada demir oksit nanopartikülleri olarak Fe2O3 ve Fe3O4 seçilmiştir. Fe3O4 nanopartikülleri belirli bir sıcaklı ve pH değerinde demir tuzları kullanılarak kimyasal sentez yöntemiyle elde edilmişlerdir. Yaklaşık parçacık boyutu dağılımına sahip nanopartiküller mikrodalga kullanılarak sentezlenmiştir. Mikrodalga sistemi sentez boyunca sıcaklığın ani olarak yükselmesini sağlar. Demir tuzlarının ve oksitlerinin istenmeyen bileşimleri mikrodalgada sentez süresince oluşmaz. Sentez koşullarını sabit tutabilmek için bir kamera sentez balonunu ve içindeki çözeltiyi göstermiştir. Sıcaklık 700C’de sabitlenmiş ve pH amonyum çözeltisi ile 9’a ayarlanmıştır. Nanopartikülleri yüksek saflıkta elde etmek için kullanılan cam malzemelerin temizliğine çok dikkat edilmiştir. Bu yaklaşımlarla, sentezlenen Fe3O4 nanopartiküllerinin parçacık boyutları 33 – 77 nm arasında değişim gösterirken kıyaslama ve karşılaştırma için 50 nm civarındaki ticari Fe2O3 nanopartikülleri satın alınmıştır. Parçacık boyutlarını, şekillerini ve içeriklerini elde edebilmek için XRD, SEM ve EDS analizleri, boyut analizi ve parçacıkların stabilizasyon kararlılıklarını elde edebilmek için de Zeta potansiyel ölçümü yapılmıştır. Isıl iletkenlik iyileşmelerinin araştırılması için Fe3O4 nanopartikülleri; su, etilen glikol, gliserin ve bunların suyla %50’lik karışımları içerisinde dağıtılmıştır. Ayrıca Fe2O3 nanopartikülleri su, etilen glikol ve gliserin içerisinde dağıtılmıştır. Stabil nanoakışkanlar elde edebilmek için polivinilpirolidon su nanoakışkanı içinde stabilizatör olarak kullanılmıştır. Diğer nanoakışkanlarda stabilizatör kullanılmamıştır. Isıl iletkenlik katsayısı KD2 Pro Analiz cihazıyla ölçülmüştür. Kütlesel ve hacimsel yüzdeye ve pH’a bağlı iyileştirmeler incelenmiş, Fe2O3 nanoakışkanlarında en fazla artış %5 kütlesel yüzdede %5.95 ile etilen glikolde gerçekleşmiştir. Fe3O4 nanoakışkanlarında en fazla artış %5 kütlesel yüzdede %4.82 ile suda gerçekleşmiştir. Gliserin ve etilen glikol stabil yapıdadır suyun ise dağıtıcı katkı yardımıyla stabilitesi iyileştirilmiştir. pH derecesinin nanoakışkanın ısıl iyileştirmesine etkisi gözlenmemiştir.

Prepearing Solutions of Containing Iron Oxide Nanoparticles to Improve Heat Transfer This study deals with the synthesis, characterization, thermal conductivity measurements, and theoritical model comparisons of iron oxide nanoparticles. Iron oxide nanoparticles choosed in this study are Fe2O3 and Fe3O4. Fe3O4 nanoparticles were obtained by chemical synthesis method using iron salts at a certain temperature and pH. Nanoparticles with an approximate particle size distribution were synthesized by using microvawe irridation. Microvawe system provide rapid temperature increse during synthesis. Unwanted complexes of iron salts and oxides do not exist while synthesizing in microvawe. While preperation of nanoparticles a camera showed the rounded flask and mixture in it to keep synthesis conditions stable. Temperature kept at 700C and pH adjusted to 9 with ammonia solution. To achive high purity nanoparticles glass materials cleaned very carefully. With these considerations particle sizes of synthesized Fe3O4 nanoparticles varied from 33 - 77 nm. For comparison commercial Fe2O3 nanoparticles (50nm) used in measurements and Zeta Potential, XRD, and SEM used for characterization to achieve particles sizes, shapes and compozitions. To investigate the thermal conductivity enhancements, Fe3O4 nanoparticles dispersed in water, ethylene glycol, glycerol and 50% mixtures of water. Also Fe2O3 nanoparticles dispersed in water, ethylene glycol, glycerol. To get stable nanofluids polyvnylpyrollidone used as dispersing agent in water nanofluids. Other nanofluids didn’t have dispersant. Nanofluids mixed in an ultrasonicator at least 1 hour. Thermal conductivity coefficents measured by a KD2 Pro Analyzer. Enhancements with mass and volume fractions, and pH were investgated. In Fe2O3 nanofluids the highest enhancement was 5.95% at 5% mass fraction in ethylene glycol. In Fe3O4 nanofluids the highest enhancement was 4.85% at 5% mass fraction in water. Glycerol and ethylene glycol nanofluids had good stability and adding dispersant in water nanofluids helped to get stable. At low and high pH degrees nanofluids showed higher thermal conductivity and around 6-7 pH degrees nanofluids showed lower thermal conductivity because of their lower colloidal stability at these pH degrees.
Keywords: Isı; Kimya; Kimya Mühendisliği