Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Karabük Üniversitesi, Mühendislik, Makina Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: RECEP EKİCİLER
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Oğuz Turgut
Özet:
Bu çalışmada, parabolik oluk tipi güneş kolektöründeki nanoakışkan akışının ısı ve akış karakteristikleri farklı hacimsel debilerde (20 lt/sa, 40 lt/sa, 60 lt/sa, 80 lt/sa) ve nanopartikül hacimsel oranlarında (%1, %2, %3, %4) deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deney sonuçları ışığında faydalı enerji, kolektör verimi, soğurulan ve atılan enerji parametresi, kolektör giriş-çıkış sıcaklık farkları, kaybolan enerji gibi değişimlerin kolektöre etkisi incelenmiştir. Sayısal çalışmada ise, deneysel çalışmada kullanılan akışkanlara (EG-H2O ve ZnO/EG/H2O) ilave olarak yeni nesil hibrit nanoakışkanlar ile sayısal çözümler gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, üç farklı tip hibrit nanoakışkan (Ag-ZnO/EG-H2O, Ag-TiO2/EG-H2O ve Ag-MgO/EG-H2O) kullanılmıştır. Ayrıca, kolektör performasını arttırmak amacıyla kolektör soğurucusuna akış yönünde iki adet kanatçık eklenerek, kanatçığın kolektör verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Sayısal çalışmada gerçeğe yakın sonuçlar elde etmek için SOLTRACE paket programı kullanılarak Monte Carlo Işın İzleme Metodu (MCRT) ile kolektör soğurucusu üzerinde homojen olmayan ısı akısı dağılımı oluşturulmuştur. Nusselt sayısı, sürtünme faktörü, PEC sayısı, entropi üretimi ve Bejan sayısı bu kapsamda incelenen parametrelerdir. Deneysel çalışma sonuçlarına göre, ZnO/EG/H2O nanoakışkanının ısı transfer ve akış karakteristikleri bakımından baz akışkana (EG-H2O) göre üstünlük sağladığı tespit edilmiştir. Hacimsel debinin ve nanopartikül hacimsel oranın artmasıyla birlikte kolektörün ısı transferi performansının da arttığı saptanmıştır. Ayrıca, kolektör veriminin artan hacimsel debi ve nanopartikül hacimsel oranı ile birlikte yaklaşık %30'a kadar arttığı saptanmıştır. Sayısal analiz sonuçlarında ise, hibrit nanopartiküllü nanoakışkanların tek nanopartiküllü nanoakışkana oranla kolektör içerisindeki taşınımla ısı transferini daha fazla arttırdığı gözlenmiştir. Bunun yanında hibrit nanoakışkanların entropi üretiminin de tek nanoapartiküllü nanoakışkana göre daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Kolektörün ısı transfer performansının soğurucuya kanatçık eklenmesiyle birlikte çok daha yüksek seviyelere ulaştığı elde edilmiştir. Çalışma akışkanı olarak Ag-MgO/EG-H2O hibrit nanoakışkanının kullanıldığı durumda kanatçıklı soğurucu boru içerisindeki Nusselt sayısının kanatçıksız duruma göre %24'e, sürtünme katsayısının %19'a ve PEC sayısının ise %12'ye varan oranlarda daha yüksek çıktığı saptanmıştır. Kanatçıklı soğurucu boruya sahip olan kolektörde entropi üretiminin kanatçıksız duruma göre daha yüksek çıktığı gözlemlenmiştir. Kanatçıklı soğurucu boru geometrisine sahip kollektör içerisindeki %4 nanopartikül hacimsel oranlı Ag-MgO/EG-H2O hibrit nanoakışkanının 80 lt/sa debi değerindeki akış şartı parabolik oluk tipi güneş kolektöründe en yüksek ısıl performansın elde edilmesini sağlamıştır.