Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santrallerinde kullanılmak üzere termofiziksel özellikleri iyileştirilmiş nitrat bazlı tuz eriyik/nanogözenekli alumina membran kompozit yapıların tasarlanması
Design of nitrate-based molten salt/nanoporous aluminum membrane composite structures with improved thermophysical properties for use in concentrated solar termal plants
- Tez No: 629158
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HATİCE DURAN DURMUŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Çevre bilincinin gelişmesi ve mevcut enerji teknolojilerinin optimizasyonu o kadar önemli hale geldiki tuz eriyiklerin benzersiz fizikokimyasal özelliklerinden dolayı hem ısı transfer ajanı (ITA) hem de termal enerji depolama (TED) akışkanı olarak çok çeşitli uygulamalar için kullanımları tekrar gündeme gelmiştir. Çünkü, tuz eriyikler ve bunların karışımları, düşük viskozite, düşük buhar basıncı, düşük maliyet, yüksek kimyasal kararlılık ve çevre dostu olmaları gibi önemli avantajlarından dolayı bir endüstriyel akışkan için istenilen tüm özelliklere sahiptirler. Günümüzde bu eriyikler çalışma sıvısı olarak nükleer enerji santralleri , kimya endüstrisi , petrol rafinerileri ve yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (YGE) santralleri gibi birbirinden çok farklı alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tüm bu uygulamalarda, kullanılan tuz karışımı türü ve oranları kullanım alanlarına göre seçilmektedir. Uygun bir ITA ve TED malzemesinin seçilmesi, güneş ışını alıcısının, termal depolama tanklarının ve ısı değiştiricilerinin maliyetini en aza indirmek ve yüksek termodinamik verimlilik elde etmek için önemlidir. Mevcut erimiş tuz ITA'ları yüksek erime noktalarına (> 200°C) sahiptir ve 600°C'nin üzerinde bozunmaya başlar. Bu uygulamadaki ana sorun, tuz eriyiklerin akşamları veya kış aylarında kolayca donabilmesi ve bu durumda boru hattını tıkayarak çalışma koşullarını zorlaştırmasıdır. Bu nedenle, daha düşük bir erime noktasına ve daha yüksek bir termal stabiliteye sahip ucuz tuz eriyik bileşimlerinin geliştirilmesi, YGE santrallerinin hem termodinamik veriminin arttırılmasında hem de çalışma koşullarının iyileştirilmesinde önemlidir. Bu tez çalışmasında düşük erime noktası (< 200°C) ve yüksek termal iletkenlik elde etmek için yeni bir nanoyapılı tuz eriyik tasarlanmıştır. Farklı gözenek büyüklüğüne (25 ile 400 nm arasında) sahip anodik alümina oksidin (AAO) içerisine yerleştirilmiş potasyum nitrat (KNO3), sodyum nitrat (NaNO3) ve bunların ötektik karışımlarının (Solar Tuz, kütlece 60% NaNO3 - 40% KNO3) termal ve yapısal özelikleri incelenmiştir. Hazılanan AAO/tuz kompozit yapının termal karakterizasyonu diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termal özellikler analizörü (TPS) ile yapısal karakterizasyonu ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını kırınımı (XRD) ile incelenmiştir. DSC ile yapılan karakterizasyonda, AAO porlarına sıkıştırılan KNO3, NaNO3 ve ötektik karışımın erime sıcaklıklarında ani bir düşüş gözlemlenmiştir. DSC souçlarına göre AAO/KNO3 ve AAO/Solar Tuz kompozit yapısında por çapına bağlı sistematik bir düşüş gözlemlenmemiştir ancak AAO/NaNO3 kompozit yapısında por çapı arttıkça erime sıcaklığının daha fazla düştüğü gözlemlenmiştir. En fazla erime sıcaklığı düşüşünün 173°C ile 400nm por çapına sahip AAO/KNO3 kompozit yapıda gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Yapılan TPS ölçümlerine göre bütün kompozit yapılarda belirgin bir termal iletkenli artışı görülmektedir. Bu artışın yine AAO/KNO3 ve AAO/Solar Tuz kompozit yapılarında sistematik olmadığı ancak AAO/NaNO3 kompozit yapıda sistematik olduğu gözlemlenmiştir. En fazla termal iletkenlik artışı %78 ile 35nm por çapına sahip AAO/KNO3 kompozit yapısında görülmektedir. XRD analizi, KNO3'ün gözeneklerin uzunlamasına eksenine paralel yönlendirilmiş tek bir kristal yapı oluşturduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Due to the development of environmental awareness and optimization of existing energy technologies, the use of salt melts as a heat transfer agent (HTA) and thermal energy storage (TES) fluid has been brought up again for a wide variety of applications due to the unique physicochemical properties. Because, salt solutions and their mixtures have all the desired properties for an industrial fluid due to their important advantages such as low viscosity, low vapor pressure, low cost, high chemical stability and environmental friendliness. Today, these melts are widely used as working fluids in many different fields such as nuclear power plants1, chemical industry2, oil refineries3 and concentrated solar power (CSP) plants4. In all these applications, the salt mixture type and proportions are selected according to their usage areas. Choosing a suitable HTA and TES material is important to minimize the cost of solar receiver, thermal storage tanks and heat exchangers and achieve high thermodynamic efficiency. Existing molten salt ITAs have high melting points (> 200 ° C) and begin to decompose above 600°C. The main problem with this application is that salt melts can freeze easily in the evening or in the winter, and in this case, it obstructs the working conditions by blocking the pipeline. Therefore, the development of inexpensive salt melt compositions with a lower melting point and a higher thermal stability is important in both improving the thermodynamic efficiency of CSP plants and improving operating conditions. In this thesis, a new nanostructured salt solution was designed to achieve low melting point (
Benzer Tezler
- Bir yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santrali için organik rankıne çevrimi dizaynı ve modellemesi
Design and modeling of organic rankine cycle for a concentrated solar thermal power plant
ERDEM ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- 50 MV kurulu güçteki güneş kulesi santralinin tasarımı ve modellenmesi
Design and modelling of solar power tower plant with nameplate capacity of 50 MW
YUSUF KARAKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVAN KARABETOĞLU
- Computational fluid dynamics analysis of a thermocline thermal storage unit for solar thermal applications
Solar termal uygulamalar için termoklin termal depolama ünitesi hesaplamalı akış dinamiği analizleri
AZIN ASADITAHERI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SENEM ŞENTÜRK LÜLE
- Kule tipi güneş santrallerinin heliostat saha optimizasyonu
The heliostat field optimization of solar tower power plants
TOLGA AKIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Katalizör ve ENG katkılı MgH2 peletlerin yapısal özelliklerinin ve hidrojen kinetiğinin araştırılması
Investigation of structural properties and hydrogen kinetics of the catalyst and ENG doped MgH2 pellets
GÖKHAN GİZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADAN ÖZCAN