Characterization of latent thermal energy in a storage unit with Fibonacci-sequence-inspired fins
Fibonacci dizisinden esinlenilmiş kanatçıklara sahip bir depolama ünitesinde gizli ısıl enerjinin karakterizasyonu
- Tez No: 781782
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGÜR BAYER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Enerji, Faz değişimi, Fibonacci dizileri, Fraktal geometri, Isıl işlem, Karakterizasyon, Energy, Phase change, Fibonacci sequences, Fractal geometry, Heat treatment, Characterization
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gizli ısıl enerji depolaması, güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının temel sorunlarından biri olan kesintili doğalarının etkisi için uygun bir yöntemdir. LTES üniteleri, önemli miktarda enerjiyi nispeten küçük bir hacimde depolamak için faz değiştiren malzemeleri (FDM'ler) verimli ve ekonomik hale getiren büyük miktardaki gizli ısıdan faydalanır. FDM'lerle ilgili en büyük zorluk, uzun erime (şarj) ve katılaşma (deşarj) sürelerine neden olan düşük termal iletkenlikleridir. Genişletilmiş yüzeylerin (kanatçıkların) kullanımı, ağaç benzeri ve fraktal kanatçıklar gibi yeni tasarımlardaki son gelişmelerle birlikte popüler bir yöntemdir. Karmaşık kanat konfigürasyonları, iletimin etkisini artırırken, erimiş FDM'de ek kesme gerilimleri yaratarak doğal taşınım etkilerini azaltır. Mevcut çalışmada, şarj/deşarj karakteristiğini iyileştirmek için dikey bir gizli ısıl enerji depolama ünitesinde Fibonacci dizisini baz alan yeni bir kanat tasarımı önerilmektedir. Şarj/deşarj davranışını gözlemlemek için hacim genişletme yöntemine dayalı bir deney düzeneği tasarlanmıştır. Erime/katılaşmanın ardındaki fiziği araştırmak için entalpi-gözeneklilik yöntemine dayalı sayısal bir model uygulanmaktadır. Önerilen kanatçık, daha iyi dağılmış doğal taşınım baskın bölgeler ortaya çıkararak, boyuna kanatçıklara kıyasla erime süresi açısından %20 daha iyi performans göstermektedir. Erime bölgesindeki ortalama sıvı FDM hızı, doğal taşınım davranışını değerlendirmek için bir parametre olarak incelenmiştir. Yeni kanatçık için katılaşma süresinde %45'lik bir azalma tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Latent thermal energy storage (LTES) is a viable method to mitigate one of the main problems with renewable energy sources, such as solar energy, which is their intermittent nature. LTES units take advantage of the large latent heat of fusion in phase change materials (PCMs) to store a substantial amount of energy in a relatively small volume, making them efficient and economical. The major challenge with PCMs is their low thermal conductivity, eventuating long melting (charging) and solidification (discharging) times. Using extended surfaces (fins) is a popular method, with recent developments in novel designs such as tree-like and fractal fins. The complex fin configurations improve the conduction while decreasing the natural convection effects by introducing additional shear stress to the melted PCM. In the current work, a new fin design based on the Fibonacci sequence is proposed in a vertical LTES unit to improve the charging/discharging characteristic. An experimental setup is designed to observe the charging/discharging behavior based on the volume expansion method. A numerical model based on the enthalpy-porosity method is implemented to investigate the physics behind the melting/solidification. The proposed fin performed 20% better in terms of melting time compared to longitudinal fins by introducing more dispersed natural convection-dominated regions. The average liquid PCM velocity on the melt front was studied as a parameter for evaluating the natural convection behavior. The reduction of 45% in solidification time was established for the novel fin as well.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of phase change materials to reduce internal temperature changes in refrigerators
Buzdolabı iç sıcaklık değişimini azaltmak amacıyla faz değiştiren malzeme hazırlanması ve karakterizasyonu
ÖZGE PAYANDA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY
- Ankara koşullarında yetiştirilen yabancı kökenli bazı üzüm çeşitlerinin ampelografik özelliklerinin belirlenmesi üzerinde araştırmalar
Description of the ampelographic characters of some introduced grape varieties grown in Ankara conditions
İBRAHİM DEMİR
- Effect of membrane fluidity on binding of 125I-Insulin to sheep liver membrane receptors
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM
