Performance enhancement by utilization of nanofluids in solar collector for application in high performance buildings
Yüksek performanslı binalarda uygulama için güneş kolektöründe nanoakışkanların kullanılmasıyla performans artırılması
- Tez No: 846543
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EKİN ÖZGİRGİN YAPICI, PROF. DR. ZİYA ESEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankaya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Fosil yakıtların kullanımının olası zararları göz önünde bulundurulduğunda, doğal kaynakların enerji türlerine dönüştürülmesiyle üretilen daha yüksek verimliliğe sahip ve daha avantajlı yenilenebilir enerji teknolojileri önem kazanmıştır. Bunlar arasında, dünyanın her noktasından erişilebildiği, sonsuz olması ve birçok enerji türüne dönüştürülebilir olması nedenleri ile güneş enerjisi, enerji tüketiminin sürdürülebilirliği açısından en önemli yenilenebilir kaynaklardandır. Gelen güneş ışınımını emerek ısıya dönüştüren kolektörler, güneş enerjisinin en verimli ve en yaygın kullanıldığı sistemlerden biridir. Pek çok çeşidi bulunan ve farklı pek çok alanda kullanılan kolektörler arasında düz plakalı güneş kolektörleri tasarım kolaylığı, sağlam olması ve daha az bakım ihtiyacı gibi avantajlardan dolayı termal uygulamalarda çoğunlukla tercih edilmektedir. Kolektör içerisinde ısının taşınması için kullanılan geleneksel sıvıların (hava, su, etilen glikol ve yağ) ısıl iletkenlikleri düşük olduğu için yüksek miktarda ısı aktarımı sağlayamamaktadırlar. Düz plakalı güneş kolektörlerinin termal verimini artırmak için kullanılan en yaygın pasif yaklaşımlar, geometrik modifikasyon ve geleneksel akışkanlara göre daha iyi ısıl transferi ve ısı emilimi sağlayan nano-akışkan kullanımıdır. Bu çalışmada, Çankaya Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Koordinasyon Birimi desteği ile yüksek performanslı binalara entegre edilmek üzere tasarlanacak düz plakalı güneş kolektörlerinde kullanılmak üzere nano-akışkanlar sentezlenmiş, farklı nano-akışkanlar için termal analizler yapılmış, kolektör tasarım parametreleri ve nano-akışkan kullanımının kolektör sistemlerinin ısıl verimlerine katkısı incelenmiş ve performans analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçları, sentezlenen nano-sıvıların termo-fiziksel özelliklerinde ciddi iyileştirmeler olduğunu göstermektedir. Bu şekilde, sıvılar çok daha yüksek ısı taşıma kapasitesine sahip olup, bu kolektör sisteminin genel verimini artırır. Literatürde sıklıkla kullanılan oksitler (AL2O3) ile nadiren kullanılan nitritlerin (AlN) termal özelliklerinin karşılaştırılması yapıldığında, AlN ile oluşturulmuş nano-akışkanın daha iyi termal özelliklere sahip olduğu ve kolektör sistem verimini AL2O3 den daha yüksek kıldığı görülmüştür. Ayrıca, Titanium (II) hydride kullanılarak sentezlenen MAX (Ti3AlC2) Mxenenin nano-sıvı olarak uygulanması durumunda, güneş kolektör sisteminde performans artışının hem AlN hem de AL2O3'ten daha yüksek olduğu bulunmuştur. Deneysel sonuçlar incelendiğinde, su ile karşılaştırıldığında kolektör veriminde sırasıyla %4,2, %7,4, %26,2, %34,1, %51,4 ve %55,3'lük bir artış gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Given the potential risks associated with the use of fossil fuels, there has been a recent emphasis on the adoption of environmentally friendly and highly potential renewable energy sources. Solar energy stands out among these sources due to its global accessibility, limitless potential, and versatility in conversion into various forms of energy. Solar collectors, designed to absorb incoming solar radiation and convert it into heat, represent the most efficient and widely utilized devices in the realm of solar technologies. In various applications, particularly in thermal contexts, flat plate solar collectors are the preferred choice due to their ease of design, durability, and cost-effectiveness in maintenance. Traditional liquids such as air, water, ethylene glycol, and oil, employed for heat transport in collectors, exhibit low thermal conductivity, limiting their ability to facilitate high heat transfer. To enhance the thermal efficiency of flat plate solar collectors, common strategies include passive geometric modifications and the utilization of nanofluids, which offer superior heat transfer and absorption capabilities compared to conventional fluids. In this study, with the support of Cankaya University Scientific Research Projects (BAP) Coordination Unit, thermal analysis of the solar collector system is done for different nanofluids by synthesizing nanofluid to be used in the manufactured flat plate solar collector system which will be integrated into high-performance buildings. The design parameters of the collector and the impact of utilizing nanofluids on the thermal efficiency of collector systems are investigated through both analytical and experimental approaches. Performance analyses are conducted for various nanofluids with different concentrations serving as the heat transfer fluid. Results of the analysis show that, nanofluids synthesized show serious improvements in thermo-physical properties. In this way, fluids have a much higher heat transportation capacity which directly increases the overall efficiency of the collector system. When a comparison of the thermal properties of commonly used oxides (AL2O3) and rarely used nitrides (AlN) in the literature are conducted, AlN based nanofluids are found to have better thermal properties resulting higher collector system efficiency then the AL2O3 based ones. Additionally, when the application of MAX (Ti3AlC2) synthesized using Titanium (II) hydride Mxene as a nanofluid is implemented, performance enhancement in the solar collector system is found to be higher than both AlN and AL2O3. When the experimental results are compared, an increase of 4.2%, 7.4%, 26.2%, 34.1%, 51.4%, and 55.3% was observed in the efficiency of the collector compared to water, respectively.
Benzer Tezler
- Güneş enerjili helisel sargılı ısıl güneş kolektörünün performansının nanoakışkan kullanarak deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the performance of a solar helicolic winding thermal collector using nanofluidics
EBRU ŞATAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM VARİYENLİ
- Geometrical optimization of dimpled double-pipe heat exchangers for nanofluid-based natural circulation loops operating at lower temperatures
Düşük sıcaklıklarda çalışan nanoakışkan bazlı doğal taşınım döngüleri için gamzeli çift borulu ısı değiştiricilerin geometrik optimizasyonu
NUR ÇOBANOĞLU
Doktora
İngilizce
2023
Enerjiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZİYA HAKTAN KARADENİZ
- An investigation on the effects of multi-axis ultrasonic vibration-assisted milling with nanofluid minimum quantity lubrication on difficult-to-cut materials used in aerospace industries
Havacılık endüstrisinde kullanılan kesilmesi zor malzemeler üzerinde nanoakışkan minimum miktar yağlama ile çok eksenli ultrasonik titreşi̇m destekli frezelemenin etkileri üzerine bir inceleme
RAMAZAN HAKKI NAMLU
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHRAM LOTFİ
PROF. DR. SADIK ENGİN KILIÇ
- High performance HgCdTe photodetector desings via dark current suppression
Karanlık akım basırma ile yüksek performanslı HgCdTe fotodedektör dizaynları
YİĞİT ÖZER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR KOCAMAN
- Dynamic memory scheduling to enhance processing performance
Uygulama performansını artırmak için dinamik hafıza planlaması
MUTLU ERCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGalatasaray ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TANKUT ACARMAN