Kapalı çevrimli kurutma sürecinde iki kademeli termoelektrik sistemin performans analizi
Performance analysis of a two-stage thermoelectric system in a closed-loop drying process
- Tez No: 958850
- Danışmanlar: PROF. DR. KENAN YAKUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Termoelektrik Nem Alma Cihazı (TED), İki Aşamalı Termoelektrik Sistem, Termoelektrik Isı Pompası (TEHP), Kapalı Çevrimli Kurutma, Termoelektrik Soğutma (TEC), thermoelectric dehumidifier (TED), two-stage TE tystem, thermoelectric heat pump (TEHP), closed-loop drying, thermoelectric cooling (TEC)
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Amaç: Geleneksel kurutma sistemleri, yüksek enerji tüketimi, yetersiz hijyenik kontrol ve hassas sıcaklık kontrolünün sağlanamaması gibi çeşitli sınırlamalara sahiptir. Bu problemlere çözüm olarak geliştirilen alternatif kurutma sistemleri ise genellikle karmaşık yapıları ve çok sayıda harici bileşen gereksinimi nedeniyle uygulamada zorluklara yol açmaktadır. Bu çalışma, söz konusu sınırlamaları aşmak amacıyla, harici ısıtma ve nem alma bileşenlerine ihtiyaç duymayan, kapalı çevrimli bir kurutma sistemine entegre edilmiş bağımsız çalışan iki kademeli yeni bir termoelektrik modül (TEM) sistemi önermekte ve deneysel olarak değerlendirmektedir. Yöntem: Sistem, kompakt termoelektrik cihazlar aracılığıyla eşzamanlı olarak havayı ısıtma, soğutma ve nem giderme işlevlerini yerine getirerek, geleneksel kurutuculardaki verimlilik ve hijyen sorunlarına çözüm sunmaktadır. Kurutma süreci, ilk aşamada hava ön koşullandırma (ısıtma/soğutma), ikinci kademede ise nem giderme adımlarını içeren iki kademeden oluşmaktadır. Bulgular: Önerilen sistemin performansı; soğutma ve ısıtma kapasiteleri, her iki kademeye ait soğutma ve ısıtma performans katsayıları (COP), nem alma hızı (MRR) ve nem alma hızı etkinliği (EffMRR) gibi temel performans ölçütleri üzerinden değerlendirilmiştir. Sonuç: Deneysel çalışmalar, 3–7 V aralığında giriş voltajları, %60–90 bağıl nem seviyeleri ve farklı hava debileri altında gerçekleştirilmiştir. %90 bağıl nem ve 7 V giriş voltajı koşullarında sistem, maksimum 13,1 g/saat nem giderimi sağlamıştır. Birinci kademedeki TEM, 68,81 W ısıtma ve 26,34 W soğutma kapasitesine ulaşırken, ikinci kademede 21,17 W soğutma kapasitesi elde edilmiştir. Sayısal analiz ile teorik hesaplama arasında %91,9 oranında sağlanan uyum, modelin doğruluğunu göstermiştir. Elde edilen bulgular, geleneksel sistemlere göre düşük maliyetli ve sahip olduğu işlevsel verimlilik ile kompakt yapısı sayesinde yüksek performans sergileyen bu iki kademeli TEM sisteminin, entegre kurutma çözümleri için uygulanabilir ve etkili bir alternatif sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Purpose: Traditional drying systems have various limitations such as high energy consumption, inadequate hygienic control, and the inability to maintain precise temperature control. Alternative drying systems developed as solutions to these problems generally lead to difficulties in practice due to their complex structures and the need for numerous external components. This study proposes and experimentally evaluates a new two-stage thermoelectric module (TEM) system, which operates independently and is integrated into a closed-loop drying system, without the need for external heating and dehumidification components, in order to overcome the aforementioned limitations. Method: The system offers a solution to the efficiency and hygiene problems in traditional dryers by simultaneously heating, cooling, and dehumidifying the air through compact thermoelectric devices. The drying process consists of two stages: the first stage involves air pre-conditioning (heating/cooling), and the second stage involves dehumidification steps. Findings: The performance of the proposed system has been evaluated based on key performance metrics such as cooling and heating capacities, cooling and heating performance coefficients (COP) for both stages, moisture removal rate (MRR), and moisture removal rate effectiveness (EffMRR). Results: Experimental studies were conducted under input voltages in the range of 3–7 V, relative humidity levels of 60–90%, and different air flow rates. Under the conditions of 90% relative humidity and 7 V input voltage, the system achieved a maximum moisture removal rate of 13.1 g/saatour. The TEM in the first stage achieved a heating capacity of 68.81 W and a cooling capacity of 26.34 W, while in the second stage, a cooling capacity of 21.17 W was obtained. The 91.9% agreement between the numerical analysis and the theoretical calculation demonstrates the accuracy of the model. The findings reveal that, compared to conventional systems, this two-stage TEM system offers a cost-effective, high-performance solution due to its compact structure and functional efficiency, making it a viable and effective alternative for integrated drying applications.
Benzer Tezler
- Kabin tipli kurutma sisteminde kuruma kinetiğinin araştırılması ve sistemin enerji-ekserji analizinin yapılması
Investigation of drying kinetics in the cabinet type drying system and the energy-exergy performance analysis of the dryer
RAMAZAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiYozgat Bozok ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEVLÜT ARSLAN
- Kapalı hava çevrimli bir ısı pompalı kurutucunun performans analizi
Performance analysis of a closed air cycle heat pump dryer
GÖKHAN ÜNLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KURTULUŞ BORAN
- Kağıt fabrikası atık suyunun geri kullanımı
Paper machine wastewater reuse
RECEP AKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKER BEKER
- Bulaşık makinesinde inovatif hızlı kurutma yöntemi tasarımı ve yöntem parametrelerinin deneysel olarak incelenmesi
Design of a novel quick drying method in dishwasher and experimental investigation of method's parameters
RAHMİ MERT AKKÜLAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN
- Kanatlı borulu buharlaştırıcılarda nem alma performansının en iyileştirilmesi
Optimizing demihumidification performance of fin and tube evaporators
SEMİH KURULAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN UYGUR ONBAŞIOĞLU