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
- Experimental and numerical investigation of stretch forming process for aerospace applications
Havacılık uygulamalarında gerdirerek şekillendirme işleminin deneysel ve sayısal incelenmesi
HASAN ALİ HATİPOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMühendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Tasarımı Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CELALETTİN KARADOĞAN
- Salınımlı şekillendirmede malzeme davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of material behaviour in pulsating forming
HABİP GÖKAY KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEVLÜT TÜRKÖZ
PROF. DR. SERKAN TOROS
- Düz ve pürüzlü yüzeylere sahip ani genişleyen kanal içerisindeki ferro-nanoakışkan akışının manyetik alan etkisi altındaki davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of ferronanofluid flow behavior under the effect of magnetic field in the sudden expansion tube with smooth and rough surfaces
EMREHAN GÜRSOY
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN GEDİK
- Darbe yüküne maruz alüminyum kumaş katkılı kompozit plakaların deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of aluminum fabric added composite plates subject to impact loads
İBRAHİM HALİL KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH ŞİŞMAN
DOÇ. DR. ŞERİF ÇİTİL
- Sac bükme işleminde bükme bölgesinde delik varlığının geri esneme üzerine etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effects of hole presence on springback in the bending zone in sheet metal
ERHAN KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mekatronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA AY