Düzlemsel güneş kollektör borusu içerisinde kıvrılmış şerit kulanımının ısı transferine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of effect to heat transfer of using twisted tape into tube of flat plate solar collector
Yazar: İSMAİL İLKE KÖSE
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖZSOY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Enerji = Energy ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Enerji = Energy ; Enerji aktarımı = Energy transfer ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Isı geçişi = Heat transfer ; Laminer akış = Laminar flow

Özet:
Son yıllarda ısı transferini artırma teknolojileri gelişmiş ve ısı değiştiricilerde kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır. Isı transferini artırma teknikleri aktif ve pasif metotlar olarak sınıflandırılabilir. Aktif sistemlerde ısı transferini artırmak için mekanik yardımcı elemanlarla akışkanın karıştırılması, yüzeyin titreştirilmesi veya akış ortamında elektrostatik alanların oluşturulması gibi metotlar kullanılmaktadır. Pasif sistemlerde ise yüzeye özel şekiller verilmesi, boru içerisine ikincil akışlar oluşturan kıvrılmış şerit, helissel tel, yönlendirme kanatları gibi yöntemler kullanılmaktadır. Pasif sistemlerde, kıvrılmış şerit ve helissel tellerin kullanımı çok daha yaygındır.Bu çalışma ile düzlemsel güneş kollektörlerinin verimlerinin artırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla güneş kolektörlerinde emici plaka tarafından çekilen ısının plakadan akışkana daha iyi aktarılması için, kollektör boruları içine ısı transferini artırıcı kıvrılmış şerit yerleştirilmiştir. Bu şekilde modifiye edilen kollektörde sağlanacak verim artışı deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca boru içerisine yerleştirilen elemanların neden olduğu basınç kayıplarıda incelenmiştir. Yapılan uygulamanın doğal sirkülasyonlu sistemlere nazaran pompalı sistemlerde daha verimli olacağı anlaşılmıştır. Çalışma deneysel olarak iki temel aşamada tamamlamıştır. İlk olarak düzlemsel güneş kollektörlerindeki akışa benzer şartlarda laminer bölgede ısı transferini artışını sağlayan en uygun pasif yöntem tespit edilip deneysel olarak araştırılmıştır. İkinci olarak bir başka kolektör içine kıvrılmış şeritler yerleştirilerek elde edilen modifiye kolektörler laboratuar ortamında güneş simülatöründe denenerek verim eğrileri çıkarılmıştır. Verim eğrileri incelendiğinde modifiye kolektör veriminde bir miktar artış gözlenmektedir. Son olarak standart ve modifiye kolektör dış ortamda doğal sirkülasyonlu bir sistemde gerçek şartlarda çalıştırılarak, her iki sistem karşılaştırılmıştır. Hem iç hem de dış ortamda yapılan deneylerde kolektör boruları içinde kıvrılmış şerit kullanımının kolektör verimini standart kolektöre göre yaklaşık %15 artırdığı gözlenmiştir.

Abstract:
In the past decades, heat transfer enhancement technology has been developed and widely applied to heat exchanger applications. Heat transfer enhancement techniques classified active and passive methods. For the increasing heat transfer enhancement at active systems some methods are used like mixing fluids with auxiliary fluids, surface vibration and setting electrostatic fields in flow media. As for passive systems, methods are used like forming special shapes to surfaces, twisted tapes which form a secondary flow in tubes, wire coil and guided wings. The usage of twisted tapes wire coils is more common at passive systems.The aim of this study is to increase efficiencies of flat plate solar collectors. For this purpose, various elements will place into collector tubes which increase the heat transfer for better transfer which absorbed by plate and to fluid. Thus, the efficiency increase of the collector will be determined. Also the pressure losses from the elements which placed into tubes will be investigated. It is expected that the application which will make will more efficient at forced systems than natural circulated systems. This study will be complete experimentally at two basic stages. First of all, the most appropriate passive method was investigated and search experimentally which provide to increase heat transfer in laminer section similar to flat solar collector. Secondly, curling bands into other collector has been placed. This modified collector has been tested using solar simulator in the laboratory. Efficiency curves of modified collector were obtained. It has been seen that efficiency of the modified collector from efficiency curves has increased. Finally, the modified collector system was compared with standard collector under actual conditions. The collector efficiency by using curling bands into tube of collector according to standard collector has increased %15 about.