Nanotextured solar selective metallic surfaces for parabolic trough collector receivers
Parabolik oluklu kolektör alıcıları için nanotekslenmiş güneş seçici metalik yüzeyler
- Tez No: 921376
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ONUR TAYLAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ALPEREN GÜNAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Bu tez, parabolik oluklu kolektörlerde (PTC) kullanılan güneş seçici kaplamalı alıcıların, imalat sürecini basitleştirerek ve teknolojinin uygulanabilirliğini artırarak nano dokulu metalik yüzeylerle değiştirilme potansiyelini araştırmaktadır. Bu amaçla, korozyona karşı dirençleri ve termal kararlılıkları nedeniyle Cr ve AISI 304 tercih edilmiştir. Bu malzemelerin optik parametreleri Lorentz-Drude Teorisi kullanılarak belirlenmiş, nano dokulu yüzeyler ise Gauss Rastgele Yüzeyler (GRS) yöntemiyle oluşturulmuştur. UV-VIS-NIR ve IR bölgelerindeki spektral yansıma spektrumları, Maxwell Denklemlerini çözmek için FDTD yöntemi kullanılarak modellenmiştir. Her bir malzeme-yüzey konfigürasyonu için opto-termal özellikler, spektral yansıma verilerinden türetilmiş ve PTC alıcısının termal modeline uygulanmıştır. Nanodokunmuş Cr yüzeyler arasında, 400°C sıcaklıkta 0,90 güneş soğurganlığı (α_s) ve 0,12 ısıl yayıcılık (ε_th) değerleri ile yüksek güneş seçiciliği elde edilmiştir. Bununla birlikte, 0,69'luk maksimum ısıl dönüşüm verimliliği (η_(th,c)) α_s/ε_th = 0,94/0,18 durumunda elde edilmiştir ve bu değer ticari PTC alıcısınınkinden (η_(th,c) = 0,71) sadece %2,8 daha düşüktür. Buna karşılık, AISI 304 benzer soğurganlığa (α_s = 0,94) ancak daha düşük seçiciliğe yani daha yüksek ısıl yayıcılığa (ε_th = 0,29) sahiptir ki bu da η_(th,c) = 0,65 ile ticari alıcının ısıl dönüşüm veriminin %8,5 daha altında kalmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the potential of replacing commercial solar selective coated receivers in PTC receivers with nanotextured metallic surfaces to reduce the complexity of the fabrication and enhance the feasibility of these receivers. Chromium and stainless steel are selected for their corrosion resistance and thermal stability. Optical parameters of these materials are obtained using Lorentz-Drude Theory, while Gaussian Random Surfaces (GRS) are used to generate nanotextured surfaces. Spectral reflectance spectra over UV-VIS-NIR and IR regions are modeled using the FDTD method to solve Maxwell's Equations. The opto-thermal properties are derived from spectral reflectance data for each material-surface configuration and applied to a thermal model of the PTC receiver. Nanotextured Cr surfaces demonstrate high solar selectivity with solar absorptance (α_s) of 0.90 and thermal emittance (ε_th) of 0.12 at 400 °C. However, maximum thermal conversion efficiency (η_(th,c)) of 0.69 is achieved at α_s/ε_th = 0.94/0.18, only 2.8% lower than the commercial PTC receiver (0.71). In contrast, AISI 304 achieves similar absorptance (α_s = 0.94) but lower selectivity (ε_th = 0.29), resulting in η_(th,c) = 0.65.
Benzer Tezler
- Micro and nanotextured polymer fibers for open microfluidics
Mikro ve nanoyapılı fiber tabanlı açık mikroakışkanlar
MUHAMMAD YUNUSA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Metalurji Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. MEHMET BAYINDIR
- Biyomedikal uygulamalar için titanyum implantların mikro ve nano yapılı titanyum oksit filmler ile kaplanması ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical properties of micro and nano structured titanium oxide films produced on titanium implant for biomedical applications
TUNCAY DİKİCİ
Doktora
Türkçe
2016
Diş HekimliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA TOPARLI
- An investigation into hydrophobic micro-textured surfaces on heat transfer and surface wetting phenomenon during vapor condensation
Hidrofobik mikro-talaşlanmış yüzeylerde buhar yoğuşmasında oluşan ısı transferi ve yüzey ıslanma olgusunun incelenmesi
THAMER KHALIF SALEM SALEM
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
DR. METE BUDAKLI
- Waste-to-wealth: American bullfrog skinderived collagen for wound dressing applications
Başlık çevirisi yok
CİGDEM CİMENOGLU
Doktora
İngilizce
2021
Metalurji MühendisliğiNanyang Teknoloji Üniversitesi (Nanyang Technological University)YRD. DOÇ. DR. DALTON TAY CHOR YONG