Experimental and numerical study of solar water heater enhancement integrated with phase change material and heat exchanger
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 797210
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Mevcut çalışmada, PCM ve sarmal bobin borulu ısı eşanjörleri kullanarak güneş enerjisi depolamasını iyileştirmek için pratik ve sayısal bir çalışma. Bu bileşenler, düz güneş paneli toplayıcılarına ve depolama tanklarına dahil edildi. Kolektör içindeki ısıtma suyu borusunu faz değiştiren malzeme kaplarken, depolama tankı içine uygun kapsüller sabitlendi. Helisel sarmallar kullanan emzik değişimi, depolama tankına harici bir yük olarak eklenmiştir. Deneysel denemeler, özellikle her ayın ilk günü olmak üzere dört ayrı ayda (Eylül 2021, Nisan, Mayıs ve Haziran 2022) gerçekleştirilmiştir. Mevcut çalışmanın deneysel bölümü Irak'ın Basra şehrinde (30.5o K Enlem, 47.78o D Boylam) gerçekleştirilmiştir. Çalışma süresince hava ve su sıcaklığı, güneş radyasyonu miktarı ve giriş suyunun hacimsel debisi gibi faktörlerin etkisi analiz edilmiştir. Sayısal çalışma için, sistem performansını ve akış hızı ile giriş sıcaklığının sistem üzerindeki etkisini değerlendirmek için Navier-Stock, enerji ve standart k –ε model denklemlerini çözmek için sonlu hacim yöntemi FVM'yi kullanmak üzere ANSYS-FLUENT 2020 R1 kullanıldı. Faz değiştiren malzemenin gün boyunca ısıtma verimliliğini artırmadaki etkinliği, ısı kazancı ve önemi, giriş suyu hacim akış hızı (2, 3, 4, 6 ve 8 L/dk) ve giriş suyu sıcaklığı (25, 30 ve 35 C). Sonuçlar, 25°C'lik düşük başlangıç suyu sıcaklığının günlük verimlilik aralığını %58'den %65'e yükselttiğini ve günlük son kollektör çıkış sıcaklığının 65°C'nin üzerinde olduğunu göstermektedir. Sonuçlar ayrıca, akşam saatlerinde gözlemlenebilen PCM'nin yaydığı ısı nedeniyle güneş olmadığında su ısıtma süresinde gözle görülür bir artışa işaret ediyor. Son olarak, pratik ve sayısal çalışmalar arasındaki karşılaştırma, her iki çalışma arasındaki hatanın geçtiği (% 2) ve kullanılan sayısal çalışmanın geçerliliğini sağlayan, her iki çalışma arasında iyi bir uyumluluk göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In current work a practical and numerical study to improve solar energy storage by using PCM and helical coil tube heat exchangers. These components were incorporated into flat solar plate collectors and storage tanks. Phase change material covered the heating water pipe inside the collector, while suitable capsules were fixed inside the storage tank. The teat exchange using helical coils was added to the storage tank as an external load. The experimental trials were conducted in four separate months (September 2021, April, May, and June 2022), especially on the first day of every month. The experimental section of the present work was conducted in Basra city in Iraq (30.5o N Lat.,47.78o E Long.). During the course of the study, the influence of factors such as air and water temperature, the amount of solar radiation, and the volume flow rate of inlet water were analyzed. For numerical study, ANSYS-FLUENT 2020 R1 was used to employ the finite volume method FVM for resolving Navier-Stock, energy, and standard k –ε model equations to assess system performance and the influence of flow rate and input temperature on the system. The effectiveness, heat gain, and significance of the phase change material in increasing heating efficiency throughout the day were studied using a range of variables, including inlet water volume flow rate (2, 3, 4, 6, and 8 L/min) and inlet water temperature (25, 30, and 35 C) respectively. The results illustrate that a low starting water temperature of 25°C enhances the daily efficiency range from 58% to 65% and that the daily final collector outlet temperature was over 65 °C. The results also indicate a noticeable increase in the time of water heating in the absence of the sun due to the heat emitted by the PCM, which can be observed in the evening hours. Finally, the comparison between the practical and numerical works shows well compatibility between both works where the error in between both works does pass (2 %) assuring the validity of the used numerical study.
Benzer Tezler
- Theoretical and experimental investigation of a humidification-dehumidification desalination system using solar energy
Nemlendirme ve nem alma tekniğine dayalı güneş enerjili damıtma sisteminin performansının deneysel ve teorik olarak incelenmesi
İSMAİL SOLMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİL YAMALI
- Experimental investigation of a spherical solar collector
Küresel bir güneş kollektörünün deneysel olarak incelenmesi
ÖZTEKİN BAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. CEMİL YAMALI
- Güneş enerjili kendinden pompalı sıcak su sisteminin analiz ve simülasyonu
Analysis and simulation of a two phase self pumping solar water heater
TUNCAY GÜVEN
- Doğal dolaşımlı, kendinden depolu güneş toplayıcısının ısıl analizi
The Thermal analysis of a novel built-in-stroge solar water heater
İ.NECMİ KAPTAN
- Bir konutun ısıtılması ve soğutulmasında güneş enerjisi kaynaklı absorbsiyonlu sistemlerin kullanılması
Heating and cooling with solar absorption systems in a residential application
BİLSAY PASTAKKAYA
