Parabolik çanak ve parabolik oluk kolektör sistemlerinin tasarlanması ve deney sonuçlarının yapay zekâ yöntemleri ile modellenmesi
Design of parabolic dish and parabolic trough collector systems and modeling of experimental results using artificial intelligence methods
- Tez No: 959316
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ CENK BAYRAKÇI, PROF. DR. İBRAHİM ÜÇGÜL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Sonlu elemanlar yöntemi, Yapay zeka, Solar energy, Finite element method, Artificial intelligence
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji teknolojilerinden yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri olan parabolik oluk kolektör (PTC) ve parabolik çanak kolektör (PDC) sistemlerinin tasarımı, teorik analizleri, deneysel testleri ve yapay zekâ yöntemleriyle performanslarının modellenerek karşılaştırılması amaçlanmıştır. Araştırma kapsamında, PTC ve PDC sistemlerinin mekanik tasarımları, elektronik kontrol birimleri, güneş takip algoritmaları, optik yansıtıcıları ve alıcı sistemleri detaylı olarak geliştirilmiştir. Sistemlerin teorik analizlerinde enerji dengesi denklemleri ve ısı transfer mekanizmaları detaylı incelenmiş, sistemlerin verimlilik ve performansını etkileyen faktörler kapsamlı bir biçimde ele alınmıştır. Teorik analizlerde, PTC sisteminde farklı alıcı boru çapları (10 mm, 20 mm, 30 mm) ve debi değerlerinin (0.01 kg/s, 0.02 kg/s, 0.03 kg/s) termal performans üzerindeki etkileri incelenmiş; ANSYS analizleri sonucunda optimum performansın 20 mm çaplı alıcı boru ve 0.02 kg/s debide gerçekleştiği belirlenmiştir. PDC sisteminde üç farklı alıcı tasarımı (konik spiral, kavite tüp ve kavitesiz tüp) karşılaştırılmış ve konik spiral alıcının daha yüksek termal verimlilik sağladığı ortaya konmuştur. Son aşamada deneysel veriler yapay zekâ teknikleriyle modellenmiştir. Bu model sonuçları literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırılarak doğruluğu teyit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, güneş enerjisi sistemlerinin tasarımı ve optimizasyon süreçlerinde önemli bir referans oluşturmakta, ayrıca farklı coğrafi bölgelerde ve çeşitli çevresel koşullarda benzer sistemlerin performansının değerlendirilmesine yönelik çalışmaların yapılmasına öncülük edecektir. Bu bağlamda, ekonomik analizlerle desteklenecek çalışmaların, sistemlerin geniş çapta uygulama potansiyelini ortaya koyacağı öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
This study focuses on the design, theoretical analysis, experimental testing, and performance modeling through artificial intelligence methods of concentrated solar power (CSP) systems—specifically parabolic trough collector (PTC) and parabolic dish collector (PDC) systems—were conducted and comparatively evaluated. Within the scope of the research, the mechanical designs, electronic control units, sun-tracking algorithms, optical reflectors, and receiver systems of both PTC and PDC were comprehensively developed. Theoretical analyses focused on energy balance equations and heat transfer mechanisms, thoroughly examining the factors influencing the efficiency and performance of the systems. For the PTC system, the effects of different receiver tube diameters (10 mm, 20 mm, 30 mm) and mass flow rates (0.01 kg/s, 0.02 kg/s, 0.03 kg/s) on thermal performance were investigated. ANSYS simulations demonstrated that optimum performance was achieved with a 20 mm receiver tube diameter at a mass flow rate of 0.02 kg/s. In the case of the PDC system, three different receiver designs (conical spiral, cavity tube, and non-cavity tube) were compared, and the conical spiral receiver was found to provide higher thermal efficiency. In the final stage, the experimental data were modeled using artificial intelligence techniques. The model outputs were validated through comparison with similar studies in the literature. The findings of this study provide a valuable reference for the design and optimization processes of solar energy systems, while also paving the way for further research on evaluating the performance of similar systems under diverse geographical and environmental conditions. In this context, studies supported by economic analyses are expected to reveal the large-scale application potential of such systems.
Benzer Tezler
- Lineer fresnel kollektör tasarımında kavisli reflektör kullanımının Şanlıurfa meteorolojik koşullarında sistem performansına etkisi
The effect of curved reflector use in linear fresnel collector design on system performance in Sanliurfa meteorological conditions
HAKKI KESKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET AZMİ AKTACİR
- Computational fluid dynamics analysis of a thermocline thermal storage unit for solar thermal applications
Solar termal uygulamalar için termoklin termal depolama ünitesi hesaplamalı akış dinamiği analizleri
AZIN ASADITAHERI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SENEM ŞENTÜRK LÜLE
- Sustainability and thermodynamic assessments of thermoelectric generators"
Termoelektrik jeneratörlerin sürdürülebilirliği ve termodinamik değerlendirmeleri"
ZAID MASALHA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBahçeşehir ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. HÜSEYİN GÜNHAN ÖZCAN
- Finite element investigation of beams of variable cross section
Başlık çevirisi yok
CAN BALKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. ERGİN ÇITIPITIOĞLU