Experimental and three dimensional numerical analysis of cylindrical solar cooling adsorbent beds with circular heat exchange coils
Güneş enerjisi ile soğutmada kullanılan dairesel ısı değiştiricili silindirik adsorpsiyonlu yatakların deneysel ve üç boyutlu sayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 441957
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEMİL YAMALI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 410
Özet
Mevcut çalışmada dairesel ısı transfer akışkanı yollarına sahip farklı üç boyutlu silindirik yatak tasarımları hem deneysel hem de sayısal olarak incelenmiştir. Bu kapsamdan üç boyutta, yüksek çözünürlükle, kütle ve ısı transferinin birlikte çözüldüğü gerçekleştirilmiş sayısal analizler sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerden elde edilen yatak içi sıcaklık değerleri, deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Çalışmada farklı yatak tasarımlarının yanı sıra başlangıç yatak adsorpsiyon kapasitesi, ısı transfer akışkanı debisinin ve giriş sıcaklığının etkileri de incelenmiştir. Sayısal analizlerde ısı ve kütle transferi, hem gaz fazı ve katı fazı arasında lokal ısıl dengenin olduğu hem de bu fazlar arasında lokal ısıl dengenin olmadığı durum kabulleri yapılarak modellenmiştir. Bu iki farklı kabul ile gerçekleştirilen sayısal analiz çalışmalarının sonuçları karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Deneysel çalışma ve sayısal analizlerden elde edilen sonuçlar yatağın ısı geri kazanım etkinliğini değerlendirilmesinde kullanılmıştır. Isı geri kazanım değerlendirmesinde yatak içerisindeki eksenel sıcaklık gradyanının en yüksek değeri ölçüt olarak olarak kullanılmıştır. Sonuçlara bakıldığında, başlangıç adsorpsiyon kapasitesindeki düşüşün, ısı transfer akışkanı debisi ve giriş sıcaklığındaki artışın, yatak içerisindeki eksenel sıcaklık gradyan en yüksek değerlerini artırdığı, dolayısıyla aynı çalışma süresinde yatağın ısı geri kazanım etkinliğinde artışa neden olduğu gözlenmiştir. Ayrıca sistemde adsorbe edilemeyen bir gaz olması durumu da iki boyutlu eksenel simetrik model üzerinde sayısal analizler ile incelenmiştir. Analiz edilen şartlar altında, sistemde adsorbe edilemeyen bir gazın bulunması durumunun, adsorpsiyon işlemi esnasında yatak içerisindeki sıcaklık ve adsorpsiyon kapasitesi dağılımlarını desorpsiyon işlemine göre daha fazla etkilediği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study three dimensional cylindrical adsorbent bed designs with circular heat transfer fluid paths had been investigated numerically and experimentally. Three dimensional high fidelity numerical coupled heat and mass transfer analyses of the proposed design alternatives are performed. Numerical analysis results are compared with the results of experiments using the temperature distributions within the adsorbent bed. In addition to geometric design features, effects of initial adsorption capacity, heat transfer fluid flow rate and inlet temperature are also investigated. In the numerical analyses both local thermal equilibrium and local thermal non-equilibrium approaches are used in comparison for modeling the heat and mass transfer within the bed. The results of experimental and numerical analyses are used for evaluating the heat recovery effectiveness of adsorbent beds. The maximum value of the axial temperature gradients within the bed is used as a measure of heat recovery effectiveness. Results had shown that reduced initial adsorption capacity, increased Heat Transfer Fluid (HTF) inlet temperature and flow rate increases the maximum value of the axial temperature gradients within the bed thus the heat recovery efficiency for same duration of operation. Additionally, effect of non-adsorbing (condensing) gas existence in the adsorption cooling system, had been discussed based on the two dimensional axisymmetric numerical analyses. Under the conditions analyzed, it had been shown that existence of non-condensing gas in the system had been significantly affects the temperature and adsorption capacity distribution within the bed during adsorption process. Whereas, its effect is less emphasized during desorption process.
Benzer Tezler
- Bina temeli altı toprak ısı değiştiricisindeki ısı transferinin incelenmesi
The investigation of heat transfer in ground heat exchangers under building foundation
NURULLAH KAYACI
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN DEMİR
PROF. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ
- Isı akümülatör tankının geliştirilmesinin sayısal ve deneysel olarak araştırılması
Experimental and numerical investigations to improvement heat accumulator tank
MUSTAFA WAHBY KANBAR JABER
Doktora
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
- Güneş enerjili sıcak su depolama tanklarında kullanılan faz değiştiren maddelerin ısıl enerji depolama performansına etkileri
The effect of phase change materials used in solar hot water storage tanks on thermal energy storage performance
BURAK İZGİ
Doktora
Türkçe
2021
EnerjiYozgat Bozok ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEVLÜT ARSLAN
- Dikey dairesel silindirik açık su havuzlarında hidrodinamik kuvvetler
Hydrodynamic forces for vertical axis circular cylinder containing a concertric cylindrical hole in finite depth
MÜKERREM ERTEN(İLKIŞIK)