Güneş enerjisi destekli hava ısıtıcısı performansının deneysel incelenmesi ve gri ilişkisel analiz yöntemi ile optimizasyonu


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Öğrenci: İSMAİL ATA

Danışman: ADEM ACIR

Özet:

Bu tez çalışmasında, yan yüzeyleri genişletilmiş üç düz bakır borudan imal edilerek yeni tasarlanmış bir güneş enerjisi destekli hava ısıtıcısının enerji, ekserji verimi ve termal hidrolik analizi yapılmıştır. Öncelikle düz boru şeklindeki hava ısıtıcısı olan Tip-I için deneyler yapılmış sonrasında içerisine dairesel şekilli farklı engel mesafesine ve farklı engel boşluk açısına sahip türbülatörler yerleştirilerek aynı koşullar altında deneyler tekrarlanmıştır. Düz boru şeklindeki Tip-I hava ısıtıcısından elde edilen enerji, ekserji verimleri ve ısıl performans değerleri ile içerisinde türbülatör bulunan Tip-II, Tip-III ve Tip-IV ısıtıcıların enerji, ekserji verimleri ile ısıl performansları karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışma sonucunda en yüksek enerji ve ekserji verimi Tip-II hava ısıtıcısı için sırasıyla %79,5 ve %42,4 olarak bulunmuştur. Reynolds sayısının 3 000 ile 7 300 arasında değişimine bağlı olarak Nusselt sayısı Tip-II ısıtıcıda Tip-I ısıtıcıya göre ortalama %343 daha fazla bulunmuştur. En yüksek termal oran değeri 2,824 ile Tip-II hava ısıtıcısında Reynolds sayısının en düşük olduğu 3 000 değerinde elde edilmiştir. Elde edilen veriler ile Regresyon analizi yapılarak eşitlikler elde edilmiştir. Kullanılan türbülatörler parametrelerin etkileri Gri ilişkisel analiz yöntemi ile optimize edilmiştir. Deney sonuçlarının optimum olduğu dizilimin A1B1C4 olduğu tespit edilmiştir. Deneylerde kullanılan her bir parametrenin etki miktarını incelemek için Taguchi metodu kullanılarak varyans analizleri (ANOVA) yapılmıştır. Analizler sonucunda ortalama %62,9 ile Reynolds sayısının etkisi maksimum olarak bulunmuştur. En düşük etki eden parametre ise %14,8 ile engel mesafesidir.