Advances in modeling high temperature particle flows in the field of concentrating solar power
Konsantre güneş enerjisi alanında yüksek sıcaklıklı partikül akışlarını modellemedeki gelişmeler
- Tez No: 664790
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TARI, PROF. DR. DEREK KEITH BAKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 252
Özet
Konsantre güneş enerjisi (CSP) alanında, merkezi alıcı (“kule”) tipi sistemler 1000 ⁰C'ye ulaşan veya bu sıcaklığı aşan sıcaklıklara ulaşabilir. Bu ısıyı verimli bir şekilde kullanmak için, büyüyen bir araştırma grubu, CSP tesislerinde ısı depolama ortamı olarak katı, kum benzeri partiküllerin kullanılmasının faydalarına işaret ediyor. Yüksek sıcaklıkta akan partikül grupları için modelleme yetenekleri, çeşitli yönlerden eksiktir ve partikül gruplarındaki termal radyasyon, araştırmada nispeten az ilgi görmüştür. Bu tez, parçacık mekaniğinin ve ısı transferinin parçacık ölçeğinde modellendiği Ayrık Eleman Yöntemi (DEM) kullanılarak katı parçacık güneş alıcılarında ve ısı değiştiricilerinde ısı transferini simüle etmek için gereken modelleme yeteneklerini geliştirmeye odaklanmaktadır. Bu tezde birkaç orijinal katkı yapılmıştır: A) gri, tek tip boyutlu parçacıklar için radyasyonu modellemek için bir 3D Monte Carlo Işını İzleme kodu geliştirilmiştir, B) Radyasyona bağlı etkili termal iletkenlik için bir ifade, Monte Carlo simülasyonlarından türetilmiştir, C ) Parçacık gruplarında ışınımla ısı transferi için doğrudan DEM kodlarına uygulanabilen“Mesafe Tabanlı Yaklaşım”(DBA) modeli geliştirildi, D) DBA radyasyonunu kullanan yoğun taneli akışlar için açık kaynaklı bir ısı aktarım kodu geliştirildi model ve daha önce önerilen birkaç ısı iletim modeli, partikül bazlı ısı değişim cihazları için kolaylıkla kullanılabilen bir kod oluşturmak için ve E) geliştirilen ısı transfer kodu kireçleme için kireç partiküllerinin ön ısıtması için bir güneş alıcısı modellemek için kullanılır. Modellemeye ek olarak, partikül sıcaklıkları 750 ⁰C'ye ulaşan yüksek akılı güneş simülatörü altında yoğun granül akışlar üzerinde deneysel çalışma yürütülmektedir.
Özet (Çeviri)
Within the field of concentrating solar power (CSP), central receiver (“tower”) type systems are capable of achieving temperatures reaching or exceeding 1000 ⁰C. To utilize this heat efficiently, a growing body of research points to the benefits of using solid, sand-like particles as a heat storage medium in CSP plants. Modeling capabilities for flowing groups of particles at high temperature are lacking in several aspects, and thermal radiation in particle groups has received relatively little attention in research. This thesis focuses on developing the modeling capabilities needed to simulate heat transfer in solid particle solar receivers and heat exchangers using the Discrete Element Method (DEM), where particle mechanics and heat transfer are modeled at the particle scale. Several original contributions are made in this thesis: A) a 3D Monte Carlo Ray Tracing code is developed for modeling radiation for gray, uniformly sized particles, B) an expression for the effective thermal conductivity due to radiation is derived from Monte Carlo simulations, C) the“Distance Based Approximation”(DBA) model for radiative heat transfer in particle groups is developed, which can be implemented directly into DEM codes, D) an open source heat transfer code is developed for dense granular flows, named Dense Particle Heat Transfer (DPHT), which uses the DBA radiation model and several previously proposed heat conduction models to form a code which is readily usable for particle-based heat exchange devices, and E) the DPHT code is used to model a solar receiver for preheating of lime particles for calcination. In addition to modeling, experimental work on dense granular flows is carried out under a high-flux solar simulator, with particle temperatures reaching 750 ⁰C. A close match is shown between experimental results and the newly developed DPHT heat transfer code.
Benzer Tezler
- Kabarcıklı akışkan yatakta biyokütle gazlaştırma işleminin incelenmesi
Investigation of biomass gasification process in a bubbling fluidized bed
MAHMUT CANER ACAR
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
- Püskürtmeli kurutucuda disodyum oktaborat tetrahidrat üretimi ve modelleme çalışmaları
Experimental and modelling studies of disodium octaborate tetrahydrate production in a spray dryer
ERCAN ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT NASÜN SAYGILI
- Dik değirmende öğütülmüş malzeme akışının CFD analizi
CFD analysis of crushed material flow in vertical roller mill
HÜSEYİN GEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL FURKAN SÖKMEN
- Kanat profili üzerinde oluşan buzun iki boyutta matematiksel modellenmesi ve sayısal çözümü
Two dimensional mathematical modelling and numerical solution of accumulated ice on wing profiles
RAMAZAN DÖKME
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ
- Disel motorların değişken yük koşullarında bilgisayar yardımı ile incelenmesi
Computer aided simulation of diesel engines linder variable load conditions
CENGİZ BULUT