Yatay mantolu sıcak su tanklarının ısıl performanslarının engeller kullanılarak iyileştirilmesi
Improving thermal performance of horizontal mantled hot water tank by using obstacles
Yazar: HAKAN ATEŞOĞLU
Danışman: PROF. DR. NECDET ALTUNTOP ; DR. ÖĞR. ÜYESİ DOĞAN ERDEMİR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yatay mantolu sıcak su tankları güneş enerjili sıcak su elde etme sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sıcak su depolarının ısıl performansının arttırılması hem sistemin termodinamik verimlerinin artması için hem de kullanıcı memnuniyeti açısından önemlidir. Bu yüzden, sıcak su depolama tanklarının ısıl performansları arttırılmak istenir. Bu çalışmada, ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılan bir 200 litrelik yatay mantolu sıcak su tankının ısıl performansı akım yönüne dik engeller yerleştirilerek iyileştirilmeye çalışılmıştır. Çalışmada, tank içerisinde şebeke girişinden itibaren bir ve iki engel farklı konumlarda yerleştirilmiştir. Bu sayede hem engel sayısının hem de engel konumunun tank içerisindeki ısıl performans üzerindeki etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Sonuçlar; tank içerisindeki sıcaklık dağılımı, tank giriş ve çıkışlarındaki sıcaklıkların zamanda değişimi, deney süresi sonundaki tank içerisinde boyutsuz sıcaklık dağılımı, manto çıkış sıcaklığı, şebeke çıkış sıcaklığı, enerji ve ekserji verimlilikleri üzerinden değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonucunda tank içerisinde akım yönüne dik engel yerleştirmeyle hem tank içerisindeki sıcaklık seviyesi yükselmiş hem de sıcak su hacmi önemli ölçüde artmıştır. Kullanım suyu sıcaklığının yaklaşık 3.6 °C artabileceği bulunmuştur. Enerji verimliliği tüm durumlarda %95 ve üzerindeyken, ekserji verimliliği %8 ile %19 arasında değişmiştir. En iyi ısıl performans için tek engel kullanılması durumunda engel tank girişine yakın (a=150 mm), iki engel kullanılması durumunda ise a=350 mm – b=300 mm konumlarında olması gerektiği tespit edilmiştir. 
Anahtar Kelimeler: Yatay mantolu sıcak su tankı, Güneş enerjili sıcak su sistemleri, Duyulur ısıl enerji depolama

Abstract:
Horizontal mantled hot water tanks are widely used in solar domestic hot water system. Increasing thermal performance of solar hot water tank is significant issue for thermodynamic efficiencies of the system and user satisfaction. Therefore, it is desired to enhance the thermal performance of hot water tanks. This study presents an experimental study for determining the effect of placing obstacle inside the inner tank on thermal performance in horizontal mantled hot water tank. 200 liter commercial horizontal mantled hot water tank was used in present study. Obstacles were positioned vertical to the flow direction inside the tank in different positions. Thus, both the effect of number of the obstacles and the effect of obstacle position researched experimentally. Results were evaluated in terms of the temperature distribution in the tank, the change of the temperatures at the inlet and outlet of the tank, the dimensionless temperature distribution at the end of the test period, the mantle outlet temperature, the net outlet temperature, energy and exergy efficiencies. At the end of the study, it was found that placing obstacle inside the inner tank in horizontal mantled hot water tank increased the thermal performance. Main outlet temperature could be increased up to 3.6 °C by placing obstacles inside the tank. Also, thermodynamic analyses showed that energy analysis was not enough to evaluate the effect of obstacle. While energy efficiency is above 95% in all cases, the efficiency of exergy has varied between 8% and 19%. Consequently, when all performance criteria considered, the best thermal performance was seen at the position of a=150 mm, and a=350 mm b=300 mm. 
Keywords: Horizontal mantled hot water tank, Solar domestic hot water tank, Sensible thermal energy storage