Nanoakışkan kolektörlü ve faz değişim malzemesinin kullanıldığı bir güneş enerjili damıtma sisteminin deneysel ve teorik analizi
Experimental and theoretical analysis of a solar distillation system with nanofluid collector and phase change material
Yazar: VOLKAN TUĞAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA İNALLI
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynakları, ülkelerin enerji alanında bağımsız hale gelebilmesine ve ekonomik olarak büyüyebilmesine önemli ölçüde katkıda bulunmaktadır. Tatlı su kaynaklarının gün geçtikçe azalması sebebiyle yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisini kullanarak tuzlu suyun tatlı suya dönüştürülmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, %100 güneş enerjisiyle çalışan bir güneş enerjili damıtma sisteminin tasarlanmış, üretilmiş, deneysel ve teorik olarak incelenmiş olması, çalışmanın özgünlüğünü ortaya koymaktadır. 
Bu çalışmada, çift eğimli güneş enerjili damıtıcıyla birlikte parabolik oluklu güneş kolektörü, faz değişim malzemesi ve nanoakışkan kullanılmasının damıtıcının tatlı su üretkenliğine ve ısıl verimine etkisini araştırmak amaçlanmıştır. Elde edilen tüm sonuçlar geleneksel tek eğimli güneş enerjili damıtıcıyla kıyaslanmıştır. Deneysel çalışmada, nanoakışkan olarak kütlesel olarak %0,1 çok duvarlı karbon nanotüp içeren su bazlı akışkan, faz değişim malzemesi olarak da parafin kullanılmıştır. Deneysel ve teorik çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, parabolik oluklu güneş kolektörü, nanoakışkan ve faz değişim malzemesi kullanılmasının güneş enerjili damıtıcının tatlı su üretkenliğini artırdığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, nanoakışkan ve faz değişim malzemesinin güneş enerjili damıtıcının ısıl verimini artırdığı, parabolik oluklu güneş kolektörünün ise azalttığı gözlemlenmiştir. Geleneksel tek eğimli damıtıcıyla kıyaslandığında tatlı su üretkenliğindeki en büyük artış %61,8 ile faz değişim malzemesi, nanoakışkan ve parabolik oluklu kolektörün kullanıldığı durum için elde edilmiştir.

Abstract:
Renewable energy sources contribute significantly to countries becoming energy independent and growing economically. Since fresh water resources are decreasing day by day, it is of great importance to convert salt water into fresh water by using solar energy, which is a renewable energy source. In this study, the fact that a solar distillation system that works with 100% solar energy was designed, produced, and examined experimentally and theoretically reveals the originality of the study.
In this study, it was aimed to investigate the effect of using a parabolic trough solar collector, phase change material and nanofluid with a double slope solar still on the fresh water productivity and thermal efficiency of the still. All results obtained were compared with a conventional single slope solar still. In the experimental study, water based fluid containing 0.1% multi-walled carbon nanotube by mass was used as nanofluid and paraffin was used as phase change material. According to the results obtained from experimental and theoretical studies, it has been determined that the use of parabolic trough solar collector, nanofluid and phase change material increases the fresh water productivity of the solar still. However, it has been observed that nanofluid and phase change material increases the thermal efficiency of the solar still, while the parabolic trough solar collector reduces it. Compared to the conventional single-slope still, the largest increase in freshwater productivity, 61.8%, was obtained for the case where phase change material, nanofluid and parabolic torugh collector were used.