Güneş enerjili bir sıvı ısıtma sisteminde hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve enerji analizi
Computational simulation of fluid dynamics and energy performance in a solar water heating system using
- Tez No: 1014028
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÖZALP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Güneş enerjili ısıtma sistemleri üzerine yapılan birçok araştırma, akış engelleri, artırılmış türbülans, nanoakışkan kullanımı ve ısı depolama gibi yöntemler de dahil olmak üzere, su kullanılan güneş enerjili kolektörlerin verimliliğini artırma yollarına odaklanmıştır. Ancak, bu sürdürülebilirlik stratejilerini uyumlu ve sürdürülebilir bir sisteme entegre etmenin tam potansiyeli henüz gerçekleştirilememiştir. Bu çalışma, çıkış suyu sıcaklığını artırmak ve termal verimliliği iyileştirmek amacıyla bir güneş kolektörü (SWC), elektrikli su ısıtıcısı (EWH), fotovoltaik panel (PV) ve nano katkılar içeren hibrit bir su ısıtma sistemini tanıtmaktadır. Hem sayısal hem de deneysel analizler, SWC modelindeki U biçimli bir boruda sistemin performansı üzerinde su debilerinin (2,5, 3,5 ve 4,5 L/dak) ve Al2O3 konsantrasyonlarının (% 0,1 ; % 0,2 ve % 0,3) etkisini değerlendirmek için gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular, daha düşük debilerin, suyun kolektörde daha uzun süre kalması ve dolayısıyla daha fazla ısı emmesi nedeniyle sürekli olarak daha yüksek ΔT değerleri verdiğini göstermiştir. Ayrıca, sadece su kullanıldığında, debi arttıkça kolektörün verimliliği önemli ölçüde artmıştır. Akışkana Al₂O₃ nanoparçacıklarının eklenmesi ile kayda değer bir performans artışı gözlemlenmiştir. Buna göre, % 0,1 Al₂O₃ hacim konsantrasyonunda, suya kıyasla yaklaşık % 7,4'lük bir verim artışı sağlanmış; % 0,3 konsantrasyonda ise en büyük iyileşme gözlemlenmekte olup, bu verim artışı yaklaşık % 9,3 olmuştur.
Özet (Çeviri)
Numerous investigations into solar heating systems have focused on methods to improve the efficiency of solar water collectors, including flow obstructions, increased turbulence, the use of nanofluids, and thermal storage. However, the full potential of integrating these sustainability strategies into a cohesive, sustainable system has yet to be realized. This study introduces a hybrid water-heating system comprising a solar water collector (SWC), an electric water heater (EWH), a photovoltaic panel (PV), and nano additives to raise the outlet water temperature and enhance thermal efficiency. Both numerical and experimental analyses were conducted to assess the impact of water flow rates (2.5, 3.5, and 4.5 L/min) and Al2O3 concentrations (0.1%, 0.2%, and 0.3%) on the system's performance in a U-shaped pipe within the SWC model. The findings indicate that lower flow rates consistently yield higher ΔT values because the water remains in the collector longer, thereby absorbing more heat. Furthermore, when only water is used, the collector's efficiency increased significantly as the flow rate increased. A notable performance improvement is observed with the addition of Al₂O₃ nanoparticles to the fluid. Accordingly, at a volume concentration of 0.1% Al₂O₃, an efficiency increase of approximately 7.4% was achieved compared to water; the greatest improvement is observed at a concentration of 0.3%, with an efficiency increase of approximately 9.3%.
Benzer Tezler
- İzmir koşullarında güneş enerjisi destekli ısı pompası tasarımı
The design of heat pump assisted by a solar system in the conditions of İzmir utlu
ZAFER UTLU
- Improving the thermal conductivity of fiber-reinforced concrete panels for exterior facades with phase change materials
Diş cepheler için elyaf takviyeli beton panellerin ısı ı̇letkenliğinin faz değiştiren malzemelerle ı̇yileştirilmesi
YALDA SAFARALIPOUR
Doktora
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- Life cycle assessment of anaerobic digestion for the organic fraction of municipal solid waste
Kentsel katı atıkların organik kısmının anaerobik çürütülmesi prosesi yaşam döngüsü analizi
HAYRUNNİSA OMRAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ GERMİRLİ BABUNA
DOÇ. DR. BURÇİN ATILGAN TÜRKMEN
- Improvement of the energy efficiency of a trombe wall using nano enhanced phase change material
Nano geliştirilmiş faz değişim malzemesi kullanılarak trombe duvarının enerji verimliliğinin iyileştirilmesi
NAZLICAN MEÇO
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. COŞKUN FIRAT
- Energy efficiency oriented model based investigation of marine diesel engine and auxiliary systems
Enerji verimliliğine yönelik gemi dizel makineleri ve yardımcı sistemlerinde modelleme tabanlı araştırma
ÇAĞLAR DERE
Doktora
İngilizce
2021
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ DENİZ
