Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HAKKI ERŞAHİN
Danışman: Oğuz Turgut
Özet:
Sürdürülebilirliğin sağlanması ve günümüzün tüketim dünyasına katkı sağlanması açısından, şimdinin ve geleceğin en önemli faktörlerinden biri olarak yenilenebilir enerji kaynakları öngörülmektedir. Bu bağlamda sınırlarını tahmin bile edemeyeceğimiz, en önemli kaynaklardan biri ise güneştir. Bu kaynaktan yararlanabilmek için günümüzde birçok teknoloji geliştirilmiştir. Güneş enerjisinin toplanması için kullanılan kolektörler ve bu kolektörlerin çeşitli şartlar altında gösterdikleri ısıl performans, bu neden ile çalışmanın ana konusunu şekillendirmiştir. Literatüre baktığımızda ilk başlarda doğrudan rüzgâr hızı ile ilişkilendirilen panellerin ısıl performansı, gün geçtikçe literatürdeki yeni çalışmalar ile başka faktörlere de bağlı olduğunu göstermiştir. Sayısal olarak gerçekleştirilmiş bu çalışmada, indirgenmiş ve gerçek boyutlarda bir konut ölçeklendirilmiş ve bu konut çatısının belirli bir bölgesine güneş kolektörü yerleştirilerek bir çalışma ortamı yaratılmıştır. ANSYS Fluent sayısal analiz programı yardımı ile bu panel farklı rüzgâr hızları, farklı çatı eğim açıları, farklı hücum açıları, farklı ölçek şartları altında analiz edilmiş ve çıkan sonuçlar ile hız ve hız dışındaki değişkenlerin ısıl performansa etkileri raporlanmıştır. Öncelikle literatürde mevcut çalışmalar modellenerek analiz edilmiş ve çalışmanın validasyonu sağlanmıştır. Ardından 1:200 ölçekli model bir ev ve 1:1 gerçek ölçekli ev oluşturulup çatının belirli bir bölgesine kare kolektör yerleştirilerek çalışma ortamı yaratılmış ve bu kolektör yüzeyinden konveksiyon ile gerçekleşen ısı transferi, rüzgârın faklı geliş açıları için incelenmiştir. Çatının belirli bir bölgesine yerleştirilen kare tip kolektör, çatı eğim açısı α=25º, 45º, 60º iken rüzgârın kolektöre 8 farklı açıdan (β=0º, 30º, 45º, 90º, 120º, 135º, 150º, 180º) gelme durumu ve farklı ölçekler için sayısal olarak analiz edilmiştir. 10 farklı Reynolds sayısında bu analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, yapılan analizlerde panel üzerindeki ortalama ısı akısı değeri bulunmuş ve bu değer kullanılarak ısı transfer katsayısı (h), Nusselt sayısı (Nu) ve Colburn j-faktörü hesaplanmıştır. Elde edilen denklemler ve grafiklere göre ısıl performansın sadece hıza değil kolektör özellikleri, karakteristik uzunluk, eğim, geliş yönü, hücum açısı, akışkanın fiziksel özellikleri, akış türü vb. özelliklere de bağlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca çatı eğim açıları ve geliş açılarına göre alınan sonuçlarda birbiri ile kıyaslanarak raporlanmıştır.