Investigation of mechanical and thermal properties of sintered bauxite and sand particles as heat transfer and storage media
Isı transferi ve depolama ortamı olan sinterlenmiş boksit ve kum parçacıklarının mekanik ve termal özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 668249
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TARI, PROF. DR. DEREK KEITH BAKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, 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: 124
Özet
Son yıllarda katı parçacıkların termal enerji santrallerinde ısı transferi ve depolaması ortamı olarak kullanılması önem kazanmıştır. Katı parçacıklar Yoğunlaştırılmış Güneş enerjisi (YGE) gibi santrallerde kapalı döngüde çalışırlar; önce alıcıda ısınırlar, ardından depolama sistemine taşınırlar ve enerjilerini termodinamik-döngüye boşaltırlar. Günümüzde YGE sistemleri ve bileşenleri gibi parçacık tabanlı ısı transfer ve depolaması ortamlarının Ayrık Eleman Yöntemi (AEY) ile modellenmesi önem kazanmıştır. AEY parçacıkların yığın davranışını sürekli modellerden daha doğru tahmin eder. Parçacıkları bir yığın olarak doğru bir şekilde modellemek için, doğru parçacık özellikleri AEY modellerine girdi olmalıdır. Bu çalışmada YGE sistemlerinde kullanılmaya aday parçacıkların AEY modellerine girdi olacak özellikleri araştırılmıştır. Popüler aday parçacıklardan ikisi olan CarboHSP 40/70 ve kum, mekanik ve ısıl özellikler açısından incelenmiştir. Partikül-partikül ve partikül-duvar dönme ve kayma sürtünmeleri ve aday partiküllerin geri sıçrama katsayıları incelenmiştir. Parçacık-duvar sürtünme katsayısının araştırılması için eğimli düzlem testi yapılmıştır. Diğer parametrelerin kalibrasyonu için boşalma testi kullanılmıştır. Parçacıklar arası sürtünme katsayıları, Doğal Kayma Açısı (DKA) ve boşalan kütle ölçümü kullanarak kalibre edilmiştir. Geri sıçrama katsayısının incelenmesi için yeni bir kullanışlı kalibrasyon yöntemi sunulmuştur. Bu yöntem, deşarjdan sonra parçacıkların saçılma ölçümünü önermektedir. İncelenen partiküllerin partikül duvarı ve partiküller arası geri sıçrama katsayıları bu yöntem kullanılarak kalibre edilmiştir. Katı parçacıklar ısı transferi ve depolaması olarak kullanıldıkları sistemlerde ısınıp soğuyarak bir termal döngü içindedirler. Bu durumu karşılamak için parçacıklar bir fırında oda sıcaklığından 700 \textdegree C'ye pek çok kere termal çevrime uğratıldı ve bu parçacıklarla kalibrasyon testleri yapılmıştır. Ayrıca 600\textdegree C'ye kadar sıcak partiküllerle deşarj testi tekrarlanmıştır. Partikül özellikleri ve partikül direnci bu şekilde kontrol edilmiştir. Partiküllerin oda sıcaklığından yüksek sıcaklıklara kadar olan ısıl karakterizasyonu için Sıcak Disk ölçüm cihazı kullanılmıştır. Mika sensörüyle yüksek sıcaklık ölçümlerinde özellik değerlerinin olduğundan yüksek tahmin edilmesini önlemek için sensör sapması düzeltilmiştir. Aday parçacıkların özgül ısı kapasitesi ve yığın ısıl iletkenliği ölçülerek rapor edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Solid particles have gained an attraction in recent years to be used as a heat transfer and storage medium that can be integrated into various thermal power plants. Particles operate in a closed-loop cycle in the power plants such as Concentrating Solar Power (CSP); firstly, they are heated up in the receiver then carried to the storage system and they discharge their energy to the thermodynamic-cycle. Discrete Element Method (DEM) has been gaining importance for modeling particle-based heat transfer and storage systems such as CSP and its components. DEM predicts the bulk particle behaviour more accurately than continuum models. To properly model the particles as a bulk, exact individual particle properties should be inputted to DEM models. Properties of candidate particles that are input to DEM are investigated in this study. Two of the popular candidate particles which are CarboHSP 40/70 and sand are examined in terms of mechanical and thermal characteristics. Particle-particle and particle-wall rolling and sliding frictions and restitution coefficients of candidate particles are investigated. The inclined plane test was performed for the investigation of the particle-wall friction coefficient. The discharged test was utilized for the calibration of other parameters. Inter-particle friction coefficients were calibrated by Angle of Repose (AOR) and discharged mass measurement. A new useful calibration method for the investigation of the restitution coefficient is presented. This method suggests the scattering measurement of particles after discharge. Particle-wall and inter-particle restitution coefficients of examined particles are investigated by utilizing this method. Solid particles are in a thermal cycle as heat transfer and storage medium in related systems by heating up and cooling down. To meet this case, particles were cycled in a furnace many times from room temperature to 700 °C and calibration tests with repeated with cycled particles. Also, the discharge test was repeated with hot particles up to 600 °C. Particle properties, as well as particle resistance, were checked in this way. Hot Disk measurement device was used for thermal characterization of the particles from room temperature to elevated temperatures. Sensor bias was corrected at high-temperature measurements with Mica sensor to avoid overestimation of properties. Specific heat capacity and bulk thermal conductivity of the candidate particles were measured and reported.
Benzer Tezler
- Geçiş metali katkılı atık zirkonya esaslı toz karışımlarından sinter seramik malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of sintered ceramic materials from waste zirconia based powder mixtures with transition metal additives
HATİCE TURGUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Investigation of the microstructural and mechanical properties of zk60/15% silicon carbide and 0.2 - 0.5% nano aluminum nitride reinforced composites
Zk60/%15 silisyum karbür ve %0.2 - 0.5 nano alüminyum nitrür takviyeli kompozitlerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
ABDULMUAEN M M SAGER
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL ESEN
- H-BN ilavesinin zirkonya ile toklaştırılmış alumina seramiklerinin mekanik ve biyouyumluluk özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of h-BN addition on the mechanical and biocompatibility properties of zirconia toughened alumina ceramics
GÖKÇE ATA BÜYÜKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Çeltik kavuzunun tuğla üretiminde kullanılabilirliğinin araştırılması
An investigation of the use of rice husk on the production of bricks
GÖKHAN GÖRHAN
Doktora
Türkçe
2011
Teknik EğitimGazi ÜniversitesiYapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OSMAN ŞİMŞEK
- Nikel esaslı süperalaşım köpük malzemelerin boşluk oluşturma tekniği ile üretilmesi, mikroyapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of nickel base superalloy foam materials by space-holder technique and investigation of microstructure and mechanicalproperties
GÖKHAN TIMAÇ
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMİT ÖZKAN GÜLSOY