Geri Dön

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

  1. Tez No: 668852
  2. Yazar: SİNAN UYGUR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TARI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2019

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN

  2. Absorpsiyonlu soğutma sisteminin simülasyonu

    Simulation of absorption cooling system

    ABDULVAHAP YİĞİT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1990

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. NİLÜFER EĞRİCAN

  3. Havalı kollektörle ısıtma ve ekserji analizi

    Heating with the solar air collector and its exergy analysis

    MUSTAFA ALTUNBAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Y.DOÇ.DR. A. KORHAN BİNARK

  4. 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

    Türkçe

    2018

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV

  5. 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

    Türkçe

    2018

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU