Kapsüllü buzda enerji depolama sistemlerinde depolama tankının ısıl performans üzerindeki etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of storage tank on thermal performance in capsulated ice energy storage systems
Yazar: GÖZDE DEMİRBAŞ
Danışman: PROF. DR. NECDET ALTUNTOP ; DOÇ. DR. DOĞAN ERDEMİR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Enerji depolama, toplumların enerji tüketimlerinin zamana bağlı olarak değiştiği ve bazen çok yüksek, bazen de düşük seviyelerde olduğu yerlerde çok önemlidir. Binalarda, endüstriyel süreçlerde ve ulaşım sistemlerindeki enerji gereksinimi kullanıma bağlı olarak, gün boyunca, haftadan haftaya veya mevsimsel olarak sürekli bir değişim göstermektedir. Bununla birlikte diğer enerji depolama türlerinde de olduğu gibi ısıl enerji depolama enerji santrallerine duyulan gereksinimi ve fosil yakıt kullanımını en aza indirgeyerek çevreyi çok daha az kirleten çözümler sunmaktadır. En önemli ısıl enerji depolama uygulamalarından biri olan kapsüllü buzda enerji depolama, uygulama kolaylığı ve verimliliği açısından en çok kullanılan yöntemdir. 
Bu tez çalışmasında, kapsüllü buzda enerji depolama sistemlerinde kullanılan ısı transfer akışkanının enerji denklemi silindirik koordinatlarda ikinci dereceden homojen olmayan bir kısmi diferansiyel denklem olarak ifade edilmiş olup, bu denklem çeşitli matematiksel yaklaşımlarla analitik olarak çözülmüştür. Bu denklemin çözümü tankın eksenel ve radyal yönlerinde sıcaklık dağılımını sunmaktadır. Porozite, ısı transfer akışkanının tanka giriş sıcaklıkları ve hızları değişken parametreler olarak kabul edilmiş olup, bu parametreler için ilgili diferansiyel denklem çözülmüştür. Elde edilen farklı sıcaklık dağılımlarına göre termodinamik analizler yapılarak buzda enerji depolama sisteminin depolama tankının enerji ve ekserji verimleri hesaplanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Kapsüllü buzda enerji depolama, Isıl enerji depolama, Gözenekli ortam, Genel enerji denklemi.

Abstract:
Energy storage is crucial where the energy consumption of societies varies over time and is sometimes very high and sometimes low. Energy requirements in buildings, industrial processes, and transportation systems are constantly changing throughout the day, week to week, or seasonally, depending on usage. However, as in other types of energy storage, thermal energy storage provides solutions that pollute the environment much less by minimizing the need for power plants and the use of fossil fuels. Energy storage in encapsulated ice, which is one of the most important thermal energy storage applications, is the most used method in terms of ease of application and efficiency.
In this thesis, the energy equation of the heat transfer fluid used in energy storage systems in encapsulated ice thermal energy storage is expressed as a second order nonhomogeneous partial differential equation in cylindrical coordinates, and this equation is solved analytically with various mathematical approaches. The solution of this equation presents the temperature distribution in the axial and radial directions of the tank. Porosity, inlet temperatures and velocities of the heat transfer fluid are considered as variable parameters, and the related differential equation is solved for these parameters. The energy and exergy efficiencies of the storage tank of the ice energy storage system are calculated by making thermodynamic analyzes according to the different temperature distributions obtained.
Keywords: Encapsulated ice thermal energy storage, Thermal energy storage, Porous medium, General energy equation