Geri Dön

Güneş enerjili sıcak su sistemi kolektöründe nanoakışkan kullanımının sayısal olarak incelenmesi

Numerical investigation of the use of nanofluid in solar water heating system collector

  1. Tez No: 751172
  2. Yazar: ADİLE ŞENEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM ATMACA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 86

Özet

Günümüzde birçok uygulama alanında ısıl iletkenliği temel akışkana göre yüksek olan nanopartiküllerin temel akışkan içerisine belirli bir oranla katılmasıyla elde edilen nanoakışkanların kullanımının araştırılması ilgi çeken bir konudur. Bu uygulama alanlarından biri de güneş enerjisinden sıcak su elde etmede kullanılan güneş kolektörü sistemleridir. Bu çalışmada düzlemsel güneş enerjili sıcak su sistemi kolektöründe su yerine nanoakışkan kullanımı sayısal olarak incelenmiştir. ANSYS Fluent ile gerçekleştirilen sayısal çalışmada ele alınan problemin çözümü için güneş kolektörü içerisindeki akışkan taşıyan boru ve yutucu yüzey üç boyutlu olarak modellenmiştir. Modele uygun ağ yapısı oluşturulduktan sonra tek fazlı yaklaşım ile sonuçlar elde edilmiştir. İlk olarak oluşturulan sayısal model deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Ayrıca referans alınan deneysel çalışmada bulunmayan farklı parametrelerin araştırılması yapılmıştır. Bu amaca yönelik olarak giriş hızı, ısı akısı ve giriş sıcaklığındaki değişimin kolektör çıkış sıcaklığı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sayısal çalışmada su ve kütlece % 2 konsantrasyona sahip TiO2-SiO2, Fe3O4-SiO2 ve ZnO-SiO2 çekirdek-kabuk nanoakışkanları kullanılmıştır. Akışkanların kolektörden çıkış sıcaklıkları TiO2-SiO2 (NA1) nanoakışkanı için %3.16, Fe3O4-SiO2 (NA2) nanoakışkanı için %3.84 ve ZnO-SiO2 (NA3) nanoakışkanı için % 3.81 hata ile sayısal olarak hesaplanmıştır. Fe3O4-SiO2 (NA2) ve ZnO-SiO2 (NA3) için kolektör giriş ve çıkış sıcaklıkları arasındaki farkın temel akışkana göre arttığı ancak TiO2-SiO2 (NA1) için net bir atış gözlemlenmediği sonucu elde edilmiştir. Artan ısı akısına bağlı olarak giriş-çıkış sıcaklık farkındaki en büyük artış 1000 W/m2 ısı akısı uygulanan durumda 16.48 ℃ ile Fe3O4-SiO2 (NA2) için gerçekleşmiştir. Artan kolektör giriş sıcaklığına bağlı olarak en yüksek kolektör çıkış sıcaklığı 65.61 ℃ ile Fe3O4-SiO2 (NA2) nanoakışkanı için tespit edilmiştir. Tüm akışkanlar için artan kolektör giriş hızıyla kolektör giriş-çıkış sıcaklık farkının düştüğü belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Nowadays, it is an interesting subject to investigate the use of nanofluids obtained by adding nanoparticles with higher thermal conductivity compared to the base fluid into the base fluid at a certain rate in many application areas. One of these application areas is solar collector systems used to obtain hot water from solar energy. In this study, the use of nanofluid instead of water in the planar solar hot water system collector was numerically investigated. In order to solve the problem addressed in the numerical study carried out with ANSYS Fluent, the fluid carrying pipe and absorber surface in the solar collector are modeled in three dimensions. After creating the mesh structure suitable for the model, results were obtained with a single-phase approach. Firstly, the numerical model created was verified with experimental results. In addition, different parameters not found in the referenced experimental study were investigated.For this purpose, the effects of the change in inlet velocity, heat flux and inlet temperature on the collector outlet temperature were investigated.In the numerical study, with a concentration of 2% by mass TiO2-SiO2, Fe3O4-SiO2, ZnO-SiO2 core-shell nanofluids and water were used. The outlet temperatures of the fluids from the collector were calculated numerically with 3.16% error for TiO2-SiO2 (NA1) nanofluid, 3.84% for Fe3O4-SiO2 (NA2) nanofluid, and 3.81% for ZnO-SiO2 (NA3) nanofluid. It was concluded that the difference between the collector inlet and outlet temperatures for Fe3O4-SiO2 (NA2) and ZnO-SiO2 (NA3) increased compared to the base fluid, but no clear increase was observed for TiO2-SiO2 (NA1). Depending on the increasing heat flux, the greatest increase in the inlet-outlet temperature difference occurred for Fe3O4-SiO2 (NA2) with a heat flux of 1000 W/m2 at 16.48 ℃. Depending on the increasing collector inlet temperature, the highest collector outlet temperature of 65.61 ℃ was determined for Fe3O4-SiO2 (NA2) nanofluid. It has been determined that the collector inlet-outlet temperature difference decreases with increasing collector inlet velocity for all fluids.

Benzer Tezler

  1. Thermo-environmental analysis of a novel solar and biomass-based multi-generation system equipped with nanofluid-based compound parabolic collectors

    Nanoakışkanlı bileşik parabolik kollektör içeren güneş ve biyokütle destekli multi jenerasyon sistemin termodinamik ve çevresel analizi

    ALLA ALİ IBRAHIM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET KAYFECİ

  2. Yeni tasarım absorber tüp kullanarak konik güneş kollektörün termal analizi

    Thermal analysis of conical solar collector with a novel design absorber tube

    SAFAA MAHDI BAAMEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FARUK YEŞİLDAL

  3. Design and experimentalinvestigation of the parabolic trough solar collector

    Vakum tüplü parabolık güneş kollektörü tasarımı ve deneysel incelenmesi

    AMMAR SABAH AHMED AL_AMILI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF TEKİN

  4. Isı pompası destekli vakum tüplü kolektörde su ısıtıcısının deneysel incelenmesi

    Experimental observation of water heater on the collektor with vacuum tube supported with heat pump

    ALPER AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZİYADDİN RECEBLİ

  5. 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