Experimental and numerical investigation of spouted bed solar receivers
Taşkın yataklı güneş alıcılarının deneysel ve sayısal incelenmesi
- Tez No: 898305
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT KÖKSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Chemical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Taşkın Yatak, Konsantre Güneş Enerjisi, HAD-AEY, CarboHSP, olivine, MFIX, Spouted Bed, CSP, MFIX, CFD-DEM, CarboHSP, olivine
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Bu tezde, taşkın yataklı güneş alıcıları hem deneysel hem den sayısal çözümleme metodu ile incelenmiştir. Taşkın yatakların ortaya çıkan uygulama alanlarından biri ,konsantre güneş enerjisi sistemlerinde termal enerji depolama olarak kullanılmasıdır. Taşkın yatakların konsantre güneş enerjisindeki muhtemel avantajları yüksek ısı transferi oranları ve yüksek şarj/deşarj verimliliğidir. Taşkın yatakların konsantre güneş enerjisi alnındaki uygulamaları ile ilgili deneysel ve sayısal çözümleme çalışmaları literatürde azdır. Bu sebeple, bu çalışmanın motivasyonu, farklı parçacıklar kullanılarak taşkın yatakların termal enerji depolama özelliklerinin araştırılmasının yanı sıra Multiphase Flow with Interphase Exchanges (MFIX) adında açık kaynak programında bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği- Ayrık Elemanlar Yöntemi (HAD-AEY) çözücüsü kullanarak model geliştirmektir. Deneyler ve modelleme süresince , laboratuvar ölçeğinde ( 15 cm silindirik çap, 60 derece konik açı) konik taşkın yatak üretilmiş ve kullanılmıştır. Güneş gücü, 2 kWe gücünde metal halojenür bir lamba kullanılarak benzetimi yapılmıştır.Deneyler boyunca, konsantre güneş enerjisi sistemlerinde çok yaygın olan CarboHSP (dp = 0.95 mm, p = 3630 kg/m3) ve olivin (dp = 1.2 mm , p = 3195 kg/m3) malzemesi kullanılmıştır. Deneylerde minimum taşkınlaşma hızı, yatak basınç düşümü, arayer gazı hızı dağılımı, sıcaklık şarj/deşarj ve ısı akısı ölçülmüştür. Minimum taşkınlaşma hızının parçacıklar arasında çok fark yaratmadığı ama CarboHSP kullanımında taşkın bölgede daha fazla havanın geçtiği sonucuna varılmıştır. Öte yandan bütün parçacıkların yaklaşık olarak aynı yüksek sıcaklığa ulaşmasına ragmen, şarj verimliliğinin CarboHSP malzemesinde daha yüksek olduğu görülmüştür. HAD-AEY simulasyonları boyunca, iri taneli parçacık yöntemi-AEY (İTP-AEY)'nin hesaplama süresi anlamında ciddi bir avantajı olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, birçok farklı AEY parametreleri arasında geri esneme katsayısının en hassas parametre olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, spouted bed solar receivers were investigated in both experimental and numerical methods. One of the emerging applications of spouted beds is its utilization as a thermal energy storage unit in concentrated solar power systems (CSP) systems. The potential advantages of spouted beds in CSP systems are high heat transfer rates and high charging/discharging efficiencies. Experimental and numerical modeling studies related to spouted beds used as thermal receivers in CSP systems are limited in the literature. Therefore, the main motivation of this study was to investigate the thermal energy storage characteristics of spouted beds using different particles in addition to creating a Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method (CFD-DEM) model using an open-source software program called Multiphase Flow with Interphase Exchanges (MFIX). Throughout the experiments and the modeling, laboratory scale (15 cm cylindrical diameter, 60° conical angle) conical spouted beds were built and used. The solar power was simulated by a 2 kWe metal halide lamp in the thermal experiments. During the experiments CarboHSP (dp = 0.95 mm, p = 3630 kg/m3 ) and olivine (dp = 1.2 mm , p = 3195 kg/m3) materials which are common materials in CSP applications were used . In these experiments, minimum spouting velocity, bed pressure drop and interstitial gas velocity distributions, temperature charge/discharge and heat flux were measured. It was seen that minimum spouting velocity does not differ for both particles but more air tends to pass through the spout region with CarboHSP particles. On the other hand, CarboHSP particles had a better temperature charge efficiency although both particles reached the same maximum temperature. During the CFD-DEM simulations, it was observed that Coarse Grained Particle-Discrete Element Method (CGP-DEM) had a significant advantage in terms of computational time. Also, among the different DEM parameters tested, the restitution coefficient was the most sensitive one.
Benzer Tezler
- Yatay ve eğimli kanallarda laminer akışta karışık konveksiyon ile ısı transferinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of heat transfer with laminar mixed convection in horizontal and inclined channels
ABUZER ÖZSUNAR
Doktora
Türkçe
1999
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MECİT SİVRİOĞLU
- Experimental and numerical investigation of gas-particle flow after a 90 degre vertical-to-horizontal elbow
90 derece yatay-dikey dirsekten sonraki katı-gaz akışın deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
HÜSEYİN AKILLI
Doktora
İngilizce
1999
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEŞİR ŞAHİN
- Betonarme yapı elemanlarında basınç-kesme kırılmasının ve boyut etkisinin deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of compression shear fracture and size effect of reinforced concrete structural elements
RAGIP İNCE
Doktora
Türkçe
1998
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDUSSAMET ARSLAN
- Ağır taşıt radyatöründe TiO2-su nanoakışkanının soğutma performansına etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effects of TiO2-water nanofluid on cooling performance in heavy vehicle radiator
EMRE AŞKIN ELİBOL
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ TURGUT
- Kompozit kirişlerin titreşim ve akustik özelliklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of vibration and acoustic properties of composite beams
FURKAN KEREM AK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN DAL