Güneşi iki boyutta izleyen konik yoğunlaştırıcılı güneş kollektörünün sıvı ısıtmadaki veriminin incelenmesi
Investigation of liquid heating efficiency of solar collectors which follows sun in two dimensions
Yazar: NAZAN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. HASAN TOĞRUL ; PROF. DR. İNCİ TÜRK TOĞRUL
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kollektörler = Collectors

Özet:
Bu çalışmada yüksek sıcaklıklara çıkabilmek amacıyla güneşi iki eksende izleyebilecek yoğunlaştırıcılı kısmı konik olarak tasarlanmış bir sıvı ısıtıcının tasarımı yapıldı, kuruldu ve temel sistem parametreleri yönünden performansı incelendi. Şimdiye kadar kullanılan sistemlerden farklı olarak dizayn edilen ve yoğunlaştırıcı kısmı konik şekilli olan yansıtıcının odak noktasına silindirik bir absorber yerleştirildi. Koninin güneşi doğuşundan batışına sürekli izlemesi sağlanarak güneş ışınlarının günün her saatinde absorbere dik olarak yansıtılması sağlandı.Yeni tasarlanan bu konik yoğunlaştırılı sıvı ısıtma sisteminin farklı akışkan debilerinde performansı incelendi. 5 mL/s- 30 mL/s aralığında 6 ayrı akışkan debisinde yürütülen deneylerde farklı akışkan debilerinin çıkış sıcaklıklarına, faydalı ısıya ve kollektör verimine etkisi incelendi. Artan akışkan debisi ile çıkış sıcaklığının azaldığı; en yüksek değere 5 mL/s (65,9 ºC ) akışkan debisinde, en düşük değere ise 30 mL/s (47,6 ºC) akışkan debisinde ulaşıldığı gözlendi. Elde edilen faydalı ısıların ise artan akışkan debisi ile artış gösterdiği; 30 mL/s akışkan debisinde elde edilen faydalı ısı miktarının en fazla olduğu gözlendi. Farklı akışkan debilerinin kollektör verimine etkisinin incelendiği deneylerde artan akışkan debisi ile kollektör sisteminin veriminin arttığı; 30 mL/ s akışkan debisinde elde edilen verim değerinin % 20 ile %25 arasında olduğu gözlendi.Konik yoğunlaştırmalı sıvı ısıtma sistemine ait karakteristik özellikler olan FR ve UL değerlerinin farklı akışkan debilerindeki değişimi incelendi. Artan akışkan debisi ile kollektör veriminin artması sonucu ısı kazanç faktörü (FR) artış göstermiştir. 30 mL/s hacimsel debide bu değerin 0.2 ile 0.25 arasında olduğu görüldü. Isı kayıp katsayısı (UL) ise absorber yüzey sıcaklığının yüksek olması ve absorber boru ile cam borunun arasının vakumlanmamış olmasından dolayı çalışılan tüm debilerde yüksek olduğu ve içinde dolaşan akışkanın hacimsel debisindeki artış ile azaldığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, a liquid heater, which has a conical collector following sun in two dimensions, was designed and engineered to reach higher temperatures and its performance was evaluated in terms of basic system parameters. Being designed differently from previously used systems, current system has a conical collector with a absorber at its focal point. By following the position of sun from sunrise to sunset, sun rays were reflected onto absorbent vertically all the time.The performance of this conical liquid heating system was investigated at different flow rates. Effect of flow rates on output temperatures, useful heat and collector efficiency was evaluated at 6 different values changing between 5 mL/s- 30 mL/s. Results showed that output temperature decreases with increasing flow rates and the highest temperature (65,9 ? C ) is obtained at 5 mL/s while the lowest temperature (47,6 ? C) is obtained at 30 mL/s flow rates. It was observed that useful heat increases with increasing flow rates and highest useful heat is observed at 30 mL/s flow rate. Also flow rated showed positive effect on collector efficiency and 20-25 % efficiency was obtained at 30 mL/ s flow rate.Change in characteristic properties (FR and UL) of conical liquid heating system was also studied. Heat gain factor (FR) showed an increase with flow rate because of increasing collector efficiency. FR value was observed between 0.2 and 0.25 at 30 mL/s flow rate. Because of high surface temperature of absorber and lack of vacuum between absorber and glass tubes, heat lost coefficient (UL) is high for all flow rates and it decreases with increasing volumetric flow rate of the fluid circulating in the system.