Isı borulu güneş kollektörlerinde nano akışkanların performans üzerine etkileri
Effect of nanofluids on performance in heat pipe solar collectors
Yazar: SİNAN ÜNVAR
Danışman: PROF. DR. TAYFUN MENLİK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde elektrik üretimi ve su ısıtma amacıyla kullanılan güneş enerjisi dünyadaki kullanımı açısından büyük önem arz etmektedir. Güneş enerjisinden faydalanmanın en etkili yolu güneş kollektörleridir. Güneş kollektörleri genel anlamda düzlemsel yüzeyli (DYGK), vakum tüplü (VTGK), ısı borulu (IBGK) ve parabolik (PGK) olmak üzere dört ana tipe ayrılır ve bunların içerisinde en yaygın olarak DYGK'lar kullanılmaktadır. Bu çalışmada kütlesel olarak %2 Al2O3 ve TiO2 nanopartikül içeren nanoakışkanlar kullanılarak ısı borulu düzlem yüzeyli güneş kollektörünün (IBGK) performans artırılmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Çalışmada kullanılan ısı borularının uzunluğu 100 cm, iç ve dış çapları sırasıyla 8 mm ve 10 mm'dir. Düzlem yüzeyli güneş kollektörü 8 adet ısı borusundan oluşmaktadır. Deneyler saf su ve nanoakışkanlar için ayrı ayrı yapılarak sonuçlar verim ve güç bakımından karşılaştırılmıştır. Deneylerin sonucunda iş akışkanı olarak saf su kullanıldığında anlık verim en yüksek %48, Al2O3-saf su nanoakışkanı için %58, TiO2-saf su nanoakışkanı için %64 olarak belirlenmiştir. Deneylerde elde edilen en yüksek termal enerji, saf su için 135,66 W, Al2O3-saf su nanoakışkanı için 167,96 W ve TiO2-saf su nanoakışkanı için 184,03 W olmuştur. Verimlerdeki iyileşmenin Al2O3-saf su nanoakışkanı için %20,8, TiO2-saf su nanoakışkanı için %33,3; güçlerdeki iyileşmenin ise Al2O3-saf su nanoakışkanı için %23,8, TiO2-saf su nanoakışkanı için %35,6 olduğu görülmüştür.

Abstract:
The solar energy, which is used for electricity generation and water heating among renewable energy sources, is of great importance in terms of its use in the world. The most effective way to benefit from solar energy is solar collectors. Solar collectors are generally divided into four main types as follows: planar surface (DYGK), vacuum tube (VTGK), heat pipe (IBGK) and parabolic (PGK) and among these, DYGKs are  the most commonly used. In this study, studies were carried out to increase the performance of the heat pipe plane surface solar collector (IBGK) by using nanoparticles containing 2% Al2O3 and TiO2 nanoparticles by mass. The length of the heat pipes used in the study is 100 cm, their inner and outer diameters are 8 mm and 10 mm, respectively. The plane surface solar collector consists of 8 heat pipes. Experiments were done separately for pure water and nanofluids.Thus the results were compared in terms of efficiency and power. As a result of the experiments, when pure water is used as the work fluid, the instant efficiency was determined as the highest 48%, 58% for Al2O3-pure water nanofluid and 64% for TiO2- pure  water nanofluid. The highest thermal energy obtained in the experiments was 135.66 W for pure water, 167.96 W for Al2O3- pure  water nanofluid and 184.03 W for TiO2- pure  water nanofluid. The improvement in yields was 20.8% for Al2O3- pure  water nanofluid, 33.3% for TiO2- pure  water nanofluid; The improvement in powers was 23.8% for Al2O3- pure water nanofluid and 35.6% for TiO2- pure  water nanofluid.