Yeni hibrit tip bir havalı güneş kollektörünün deneysel ve numerik analizi
Experimental and numerical analysis of a new hybrid type solar air collector
- Tez No: 922671
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSAMETTİN BULUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
Güneş enerjisinden aldığı ısıyı havaya aktarmanın en basit yollarından biri olan havalı güneş kollektörü kullanımının yaygın olmamasının sebeplerinin başında kollektör ısıl veriminin düşüklüğü ve güneş ışınımına bağlı olarak ısıl enerjinin sürekli olmayışı gelmektedir. Kollektör ısıl veriminin arttırılması için daha önceki çalışmalarda kollektörlerin geometrik yapıları (kollektör yutucu plaka ve jet plaka arası mesafe, jet delikler arası mesafeler, jet deliklerin daire veya kare şeklindeki geometrileri, jet çarpmalı kollektörlerde pürüzlü yüzeyli yutucu plaka kullanımı, hava kanalının derinliği) ve hava akış şeklinin (kanal içerisinde havanın paralel, tek yönlü ve zıt yönlü akış durumları, akışın laminer ve türbülans olma durumları, jet ve farklı geometride akış yönlendiricilerin birlikte kullanıldığı farklı akış karşılama açıları) kollektör termal verimine etkisi üzerine araştırmalar yapılmıştır. Bu tez çalışmasında havalı güneş kollektörlerinde jet çarpma plakası üzerindeki farklı geometrili (daire, üçgen, kare, beşgen ve altıgen) konik nozullardan geçen jet akışın düz yüzeyli, yarım küre şeklindeki pürüzlü yüzeyli ve sinüssel yüzeyli yutucu plakaya çarptırılmasıyla kollektör ısıl verimine etkisi deneysel ve numerik olarak incelenmiştir. Kollektörlerde maksimum ısı kazanımı ve ısı transferinin arttırılması amacıyla en uygun konfigürasyonu elde etmek için, kollektör kasası içindeki farklı geometrik şekilli jet çarpma plakalarının ve farklı şekilli yutucu plakaları sökülüp yeniden takılabilir şekilde tasarlanmıştır. Deneysel ve sayısal analizlerden, yarı küresel emici plaka ve dairesel konik nozul çifti (HAP-CTN) kullanılan jet çarpmalı havalı güneş kollektörünün ısıl verimliliğinin, düz yutucu plakalı jet çarpmalı havalı güneş kollektörüne kıyasla ortalama çıkış sıcaklığı üzerinde % 12.33 bir artış sağladığı görülmüştür. HAP-CTN çifti kullanılan JIPSAC' da aynı kombinasyonlar için yapılan deneysel çalışmada kollektörün en yüksek ortalama verimi, 0.0185 kg/s kütlesel debide % 24.5 ve en yüksek ortalama kollektör çıkış sıcaklığı 47.8 oC olarak tespit edilmiştir. Yapılan deneysel ve numerik çalışmalar optimum kollektör verimi, kollektör çıkış sıcaklığı ve jet plaka üzerinde laminar akış için Sinüssel Yutucu plakanın ve daire kesitli konik jet nozulun (SAP- CTN-JIPSAC) daha uyumlu olduğu görülmüştür. Bu konfigürasyonda ortalama kollektör verimi %54, ortalama kollektör çıkış sıcaklığı 71.2 oC ve kollektörden elde edilen faydalı enerjini 625 W olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The main reasons why the use of solar air collectors, which is one of the simplest ways to transfer heat from solar energy to the air, is not widespread is the low thermal efficiency of the collector and the lack of continuity of thermal energy due to solar radiation. In previous studies to increase the thermal efficiency of the collector; researches have been carried out on the effect of thermal efficiency of geometrical structures (distance between collector absorber plate and jet plate, distances between jet holes, geometries of jet holes as circle or square, use of rough surface absorber plate in jet impact collectors, depth of air duct) and air flow shape (parallel, unidirectional and opposing flow conditions of air in the duct, laminar and turbulent flow conditions, jet and different flow encounter angles where flow diverters of different geometries are used together) of the collectors. In this thesis study; the effect of jet impinging to the absorber plate with smooth surface, hemispherical rough surface and sinusoidal surface the jet flow passing through conical nozzles of different geometries on the jet impact plate in solar air collectors on the thermal efficiency of the collector was investigated experimentally and numerically. To obtain the optimum configuration of the collectors in order to maximize heat gain and increase heat transfer, different geometrically shaped jet impact plates and different shaped absorber plates inside the collector case are designed to be removable and reinstallable. From the experimental and numerical analysis, it is observed that the thermal efficiency of the jet-impact air solar collector using hemispherical absorber plate and circular conical nozzle pair (HAP-CTN) provides an increase of 12.33% on the average outlet temperature compared to the jet-impact air solar collector with flat absorber plate. In the experimental study for the same combinations in JIPSAC using HAP-CTN pair, the highest average efficiency of the collector was 0.0185 kg/h. mass flow rate was 24.5% and the highest average collector outlet temperature was 47.8 oC. Experimental and numerical studies have shown that for optimum collector efficiency, collector outlet temperature and laminar flow on the jet plate, Sinusoidal Absorber plate and conical jet nozzle with circular cross section (SAP- CTN-JIPSAC) are more compatible. In this configuration, the average collector efficiency is 54%, the average collector outlet temperature is 71.2 oC and the useful energy obtained from the collector is 625 W.
Benzer Tezler
- Atık ısı-elektrik enerjisi dönüşümü sağlayan farklı tip termoelektrik sistemlerin deneysel ve teorik analizi
Experimental and theoretical analysis of different thermoelectric systems providing waste heat-electrical energy conversion
AMINU YUSUF
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT BALLIKAYA
- Application of hybrid simulation and improvement of decision tree algorithms for real-time transient stability prediction based on PMU measurements
PMU ölçümlerine dayalı gerçek zamanda geçici hal kararlılığı kestirimi için hibrit simülasyon uygulaması ve karar ağacı algoritmalarının geliştirilmesi
TOHID BEHDADNIA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
- Fabrication and application of electrospun nanofiber membranes in hybrid anaerobic–gravity driven membrane treatment system
Elektrospun nanolif membranların üretimi ve hibrit anaerobik-yerçekimi sürücülü membran arıtma sisteminde uygulanması
MUSTAFA NAWZAD TAHER TAHER
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
PROF. DR. FRANK LİPNİZKİ
- Classification of abnormal respiratory sounds using deep learning techniques
Solunum seslerinin derin öğrenme yöntemleri ile sınıflandırılması
AHAMADI ABDALLAH IDRISSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKTAY YILDIZ
- Yeni tip püskürtmeli kurutucuda ısı ve kütle transferinin incelenmesi
Investigation of heat and mass transfer in new type spray dryer
SİNEM IŞIK
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ YILDIZ