Geri Dön

Doğal sirkülasyonlu güneş enerjili sıcak su hazırlama sistemlerinde çekirdek-kabuk yapıda nanoakışkan kullanımının ısı transfer performansına etkisinin incelenmesi

Core-shell structured nanofluids employment in solar water heating systems with natural circulation and their effect on heat transfer performance

PDF İndir

  1. Tez No: 562473
  2. Yazar: OSMAN SAMET ÖZDEMİR
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. İBRAHİM ATMACA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 115

Özet

Bu tez çalışmasında her biri çekirdek–kabuk yapısına sahip üç farklı nanoakışkan kullanılarak, bu nanoakışkanların kapalı devre güneş enerji sisteminin performansı üzerine etkileri incelenmiştir. Kullanılan nanoakışkanlar sırasıyla SiO2 kabuk – TiO2 çekirdek, SiO2 kabuk – Fe3O4 çekirdek ve SiO2 kabuk – ZnO çekirdek içeren partiküller ile elde edilmiştir. Baz akışkan olarak su kullanılan nanoakışkanların her üçünün konsantrasyonu da kütlece %2 olacak şekilde hazırlanmıştır. Nanoakışkanların ısıl performansa etkilerini incelemek için birbirinin aynısı iki deney düzeneği hazırlanmıştır. Deney sistemleri düz plakalı kollektöre sahip doğal sirkülasyonlu kapalı devre güneş enerjili sıcak su hazırlama sistemleridir. Sistemlerden birinde çalışma akışkanı olarak saf su kullanılırken diğerinde nanoakışkanlar sıralı olarak kullanılmıştır. Böylece saf su kullanılan sistemin performansı referans kabul edilerek nanoakışkan kullanımının performans üzerine etkisinin görülmesi amaçlanmıştır. Kollektör giriş sıcaklığı, kollektör çıkış sıcaklığı, yutucu yüzey sıcaklığı, depo sıcaklığı, çevre sıcaklığı, güneş ışınım şiddeti ve rüzgâr hızı gibi parametrelerin zamanla değişimi kayıt altına alınarak iki farklı sistemin sistematik bir şekilde karşılaştırılması sağlanmıştır. Çalışma sonucunda; Fe3O4-SiO2 ve ZnO-SiO2 esaslı nanoakışkan ile performans artışı elde edilirken, TiO2-SiO2 esaslı nanoakışkanla bu artış gözlenememiştir. TiO2-SiO2 esaslı nanoakışkan ile saf su kullanılan sisteme oranla taşınım katsayısında %4.13 azalma, Fe3O4-SiO2 kullanılan sistemde %8.60 artış ve ZnO-SiO2 esaslı nanoakışkan kullanılan sistemde taşınım katsayısında %3.07 artış tespit edilmiştir. TiO2-SiO2 çekirdek-kabuk yapılı nanoakışkanın kullanıldığı kollektörde toplanan ortalama faydalı enerjide saf suya göre %1.97 azalma tespit edilirken, Fe3O4-SiO2 esaslı nanakışkanın kullanıldığı kollektörde saf suya nazaran %16.65, ZnO-SiO2 çekirdek-kabuk yapıdaki nanoakışkanın kullanıldığı kollektörde ise saf suya göre %5.4 artış olduğu görülmüştür. TiO2-SiO2, Fe3O4-SiO2 ve ZnO-SiO2 esaslı nanoakışkanların kullanıldığı sistemlerin ortalama verimlerinde sırasıyla; %4.43 azalma, %16.25 artış ve %7.39 artış olduğu tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, the effects of nanofluids on the performance of the closed-circuit solar energy system were investigated by using three different nanofluids, each with a core-shell structure. The nanofluids used are based on SiO2 shell – TiO2 core, SiO2 shell – Fe3O4 core and SiO2 shell – ZnO core. Pure water was used as the base fluid in each nanofluid. In addition, 2 wt% mass concentration was used in the preparation of each nanofluid. An experimental set-up with flat-plate, natural circulation solar water heating system was prepared. Two identical experimental setups were prepared to examine the effects of nanofluids on thermal performance. In one of the experimental setups, pure water was used as the working fluid. In the other setup, nanofluids were used as the working fluid. Thus, the performance of the system with pure water was taken as reference for the comparison with nanofluids. In this respect, the effects of nanofluid usage on the system performance were investigated. By recording the time-dependent changes in the collector inlet temperature, collector outlet temperature, absorber surface temperature, storage tank temperature for the both setup, ambient temperature, solar radiation intensity and wind speed, the thermal performances of the both systems were examined and compared with each other. The results show that higher performances were obtained for Fe3O4-SiO2 based and ZnO-SiO2 based nanofluids. On the other hand, any performance enhancement could not be achieved with TiO2-SiO2 based nanofluid. It was determined that convective heat transfer coefficient decreased by 4.13% with TiO2-SiO2 based nanofluid. In contrast, in the system working with Fe3O4-SiO2 based nanofluid, the convective heat transfer coefficient increased by 8.60%. Similarly, in the system working with ZnO-SiO2 based nanofluid, 3.07% increase in the convective heat transfer coefficient was determined. Useful energy values obtained for TiO2-SiO2, Fe3O4-SiO2 and ZnO-SiO2 based systems; decrease by 1.97%, increase by 16.65% and increase by 5.4%, respectively. Collector efficiencies was also similar to these results. For TiO2-SiO2, Fe3O4-SiO2 and ZnO-SiO2, average collector efficiencies were decreased by 4.43%, increased by 16.25% and increased by 7.39%, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    139998

    Çift fazlı korunmuş bölgeli güneşli su ısıtıcı ile endirekt ısıtmalı güneşli su ısıstıcısı verimlerinin karşılaştırılması

    The comparison of efficiencies of two phase with protected zone and indirekt solar water heaters

    EMRAH DENİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Makine MühendisliğiZonguldak Karaelmas Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. SEZAYİ YILMAZ

  2. Tez No

    68049

    Düzlemsel güneş kollektörlerinin performansına etki yapan parametreler

    The parameters that effect the performance of flat plate solar collectors

    MELEK ERTUNÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAYRİ YALÇIN

  3. Tez No

    438893

    Yoğunlaştırıcılı güneş kolektörüne tümleşik termoelektrik jeneratör ile elektrik enerjisi üretimi

    Electrical power production via thermoelectric generator integrated to concentrating solar collector

    OSMAN KAHVECİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    EnerjiErciyes Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN YAPICI

  4. Tez No

    463861

    Güneş enerjili su ısıtma sistemlerinde iki farklı kontrol sisteminin enerji kazanımına etkisi

    The effects of two different control systems on the energy gain of solar water heating systems

    SERHAT BİLGİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    EnerjiGaziosmanpaşa Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEFA TARHAN

  5. Tez No

    294968

    Yassı yapraklı ürünlerin vakum tüplü güneş enerjili kurutucuda kurutulması

    Flat-leaf products vacuum tube solar drying dryers

    AYŞEN ÇİÇEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. METİN KAYA

Geri Dön