Geri Dön

Experimental and numerical investigation of spouted bed solar receivers

Taşkın yataklı güneş alıcılarının deneysel ve sayısal incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 898305
  2. Yazar: ARİF EREN ÖZDEMİR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT KÖKSAL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Kimya Mühendisliği, Mechanical Engineering, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Taşkın Yatak, Konsantre Güneş Enerjisi, HAD-AEY, CarboHSP, olivine, MFIX, Spouted Bed, CSP, MFIX, CFD-DEM, CarboHSP, olivine
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

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

  1. Tez No

    85957

    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

    İngilizce

    1999

    Makine MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BEŞİR ŞAHİN

  2. Tez No

    166972

    Experimental and numerical investigation of carbon dioxide sequestration in deep saline aquifers

    Derin tuzlu su formasyonlarında karbon dioksit tecridinin deneysel ve sayısal olarak araştırılması

    ÖMER İZGEÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BİROL DEMİRAL

    DOÇ. DR. SERHAT AKIN

  3. Tez No

    179340

    Experimental and numerical investigation of tool-part interactions in composites manufacturing

    Kompozit imalatında kalıp-parça etkileşimlerinin deneysel ve sayısal araştırması

    ÖVUL ÖZGU ÖZSOY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Makine MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. NURİ BÜLENT ERSOY

  4. Tez No

    181059

    Experimental and numerical investigation of formation damage caused by water-based drilling fluids

    Su bazlı sondaj sıvılarının neden olduğu formasyon hasarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

    ABDULLAH GÜRKAN İŞCAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA VERŞAN KÖK

  5. Tez No

    201863

    Experimental and numerical investigation of sheet metal hydroforming (flexforming) process

    Sac metal hidroform (flexform) prosesinin deneysel ve sayısal incelenmesi

    HASAN ALİ HATİPOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAFER DURSUNKAYA

    PROF. DR. A. ERMAN TEKKAYA

Geri Dön