Etkin bir havalı güneş kollektörünün tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of an effective solar air heater
Yazar: MEHMET ŞENER
Danışman: DOÇ. DR. İRFAN KURTBAŞ
Hitit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada içerisine hava yönlendiriciler ile kare, yamuk ve üçgen geometrili dirençler yerleştirilen havalı güneş kolektörünün sayısal modellemesi yapılmıştır. Sayısal modellemenin doğruluğu hem grid optimizasyonu yapılarak hem gerçek boyutlarda deney düzeneği tasarlanarak sağlanmıştır. Bu amaçla iki farklı akım yoluna sahip havalı güneş kolektörü tasarlanmıştır. Kolektörlerden birisi standart hava akış yoluna sahip iken diğerinin içerisinde akım yolunu uzatmak için yönlendirici kullanılmıştır. Yönlendiriciler hava akım yolunu üç ve ya beş bölüme ayıracak şekilde şaşırtmalı olarak yerleştirilmiştir. Böylece hava, düz kolektörde 185 cm yol alırken, üç bölmeli kolektörde 190 cm ve beş bölmeli kolektörde 475 cm yol alarak kolektörü terk etmektedir. Bu durumda hava çıkış sıcaklığı artırılarak kolektör veriminin de artırılması hedeflenmiştir. Deneylerden elde edilen sonuçlar  göz önüne alınarak sayısal modellemede kullanılacak uygun çözüm algoritmaları belirlenmiştir. Çalışma, türbülanslı akış şartlarında incelenmiştir. Optimum grid sayısı 1 339 000 olarak belirlenmiştir. Sayısal modelleme ile kolektör içersindeki hız ve sıcaklık dağılımı verileri elde edilerek kanatçık geometrisi ve yerinin ısı transferine etkisi belirlenmiştir. Ayrıca bağımsız parametreler için bir multi-objektif optimizasyon yapılarak her bir parametrenin ısı transferi üzerindeki  etkisi tespit edilmiştir. Buna göre ısı transferi üzerinde etkin parametrenin akışkan debisi dolayısıyla Reynolds sayısı olduğu, daha sonra sırasıyla kanat geometrisi ve kanal sayısı olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, Solar air heater that was placed square, trapezoidal and triangular geometry resistors into flow parth was determined with numerical modeling. Accuracy of numerical modeling both grid optimization and  designed the experimental setup is provided in real size. For this purpose, the solar air heater is designed that has two different flow path . One of collector has standard air flow path while the other collector is used to extend the router in the flow path .Routers air flow path so as to separate the three or five sections has established itself as staggered. Thus the air while driving 185 cm in flat plate heaters that split at three (190 cm) and (475 cm) at five split solar air heater was left from collector flow path. In this case, air outlet temperature  is aimed to increase the yield by increasing the collector. Numerical modeling that taking into consideration the results was obtained from experiments  alogarit be suitable solution to be used was determined. The study has been investigated in turbulent flow conditions. Grid is determined as the optimum number 1 339 000. Velocity and temperature distribution data at collector volume that was obtained  location and geometry of fins on the effect of heat was determined with numerical modeling. In addition, independent parameters for performing a multi-objective optimization of each parameter was determined the effect on heat transfer.  Accordingly the optimum parameters on the heat transfer fluid flow Reynolds number is thus, blade geometry, and then the number of channels, respectively, was found.