Detailed simulations of parabolic trough collector for investigating enhancement of heat transfer to absorber tube flow
Soğurucu boru akışına ısı aktarımının arttırılmasının incelenmesi için detaylı parabolik oluklu kollektör simülasyonları
- Tez No: 668852
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TARI
- 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: 180
Özet
Bu tezde, parabolik oluklu kollektörlerdeki ısı transferinin ve akışın simülasyonu için detaylı bir yöntem sunulmuştur. Parabolik oluklu kollektörün optik modeli bir ışın izleme programı olan Tonatiuh ile oluşturuldu. Işın izleme analiz sonuçları ileri işleme için MATLAB programına biner dosya olarak aktarıldı. Soğurucu tübün dış yüzeyindeki ısı akısı dağılımını elde etmek için eğri uydurma ve yüzey uydurma işlemleri yapıldı. Eğri uydurma ve yüzey uydurma işlemlerinden elde edilen denklemler ile Fluent programı için kullanıcı tanımlı fonksiyonlar oluşturuldu. Kullanıcı tanımlı fonksiyonlar tüp akışını ve ısı transferini çözmek için Fluent programında sınır koşulları olarak kullanıldı. Modeli doğrulamak için hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) sonuçları deneysel sonuçlarla karşılaştırıldı. HAD ve deneysel sonuçlar arasındaki maksimum hata %3.58. Buna ek olarak, soğurucu tüp üzerindeki ısı akısı dağılımı altı farklı gelme açısı için analiz edildi. Soğurucu tübün yüzeyindeki toplam güneş enerjisi ve tüp etkisiz uzunlukları Güneş'in bu altı konumu için hesaplandı. Dahası, tübün içindeki ısı transferini artırmak için dört farklı tüp geometrisi incelendi. İncelenen geometri artı şeklinde bir fin. Bu geometri ısı transferi yüzey alanını arttırdığı ve akış özelliklerini iyileştirdiği için, daha iyi ısı transferi sağlar. İncelenen geometriler arasında 30° döndürülmüş artı şeklindeki fin en iyi seçenek oldu.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a detailed method to simulate heat transfer and fluid flow of parabolic trough solar collectors is presented. An optical model of the considered collector is created with Tonatiuh ray tracing program. The data of ray tracing analysis is exported to MATLAB as a binary file for post-processing. Curve fitting and surface fitting to the data are performed to obtain the heat flux distribution on the absorber tube's outer surface. User-defined functions (UDFs) for ANSYS Fluent Computational Fluid Dynamics (CFD) code are created with the fit relations. The UDFs are used as boundary conditions in ANSYS Fluent to solve the tube fluid flow and the heat transfer to the heat transfer fluid. The results of the CFD analyses are compared with the existing experimental data for validation of the collector numerical model. The maximum error between the CFD and experimental results is observed to be 3.58%. Moreover, heat flux distribution on the absorber tube is analyzed for six different incidence angles. Total solar energy on the tube surface and ineffective lengths of the absorber tube are calculated for these six different sun positions. Furthermore, four different enhanced inner tube geometries are investigated to increase the heat transfer inside the absorber tube. The investigated geometry is a plus-shaped insert fin. This geometry leads to heat transfer improvement due to increased heat transfer surface areas and improved flow characteristics. Among the investigated enhancement options, the plus-shaped fin insert with 30° rotation deemed to be the best option.
Benzer Tezler
- Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi destekli ısıtma ve soğutma sistemi: Çamaşır makinesi fabrikası vaka analizi
Concentrated solar power supported solar heating and cooling system: A study case in washing machine factory
ERDEM ADIGÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN
- Havalı kollektörle ısıtma ve ekserji analizi
Heating with the solar air collector and its exergy analysis
MUSTAFA ALTUNBAŞ
- Kent içi yollarda hız kesici platform ve tümsek profillerinin sürüş konforu üzerindeki etkilerinin arazi testleri, nümerik ve analitik modeller vasıtasıyla belirlenmesi
Determination of the effect of speed hump and bump profiles on urban roads in terms of ride comfort via field tests, numerical model and analytical model
ERTUĞRUL BİLGİN
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV
- Binalarda enerji tüketiminin ısıl modellenmesi için meteorolojik verilerin çıkarılması
Calculation of meteorological data for thermal modeling of energy consumption on buildings
SELİN DURMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU