Hava ısıtmalı güneş kollektörlerinin dolomit tuğlaları kullanılarak verimlerinin arttırılması ve kurutmada uygulanması
Increasing of solar air heater efficiency using dolomite bricks and application in drying
Yazar: GİZEM BATTAL
Danışman: PROF. DR. RECEP KÜLCÜ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, hava ısıtmalı güneş kollektörlerinin ısıl verimlerinin arttırılması amacıyla dolomit tuğlalarının kullanılabilirliği laboratuvar şartlarında incelenmiştir. Dolomit tuğlaları yüksek ısı depolama kapasitesi ve düşük maliyeti açısından tercih edilmiştir. Dolomit tuğlaları kollektör içerisine, ısı transferi, alan yoğunluğu ve toplam ısı aktarım hızını arttırmak için farklı geometrik diziliş ve sayılarda yerleştirilmiştir. Denemelerde beş farklı tasarım test edilmiştir. Bu tasarımlar; beş sıralı 15 dolomit tuğlalı (5T), dört sıralı T tipi 12 tuğlalı (4TD), dört sıralı 12 tuğlalı (4T), kırık dolomit tuğlalı (K) ve dolomit tuğlasız (B) olarak belirlenmiştir. Kollektör testlerini kontrollü şartlarda gerçekleştirebilmek için güneş simülatörü kullanılmıştır. Deneylerde kollektör yüzeylerine, güneş simülatörü kullanılarak 3 farklı ışınım şiddeti (500, 750 ve 1000 W/m2) uygulanmıştır. Kollektör testlerinde hava hızı 4.17 m/s seviyesinde sabitlenmiştir. Deneysel sonuçlara göre en yüksek enerji ısıl verim değerlerine sırasıyla 5T ve 4TD tasarımlı kollektörlerde ulaşılmıştır. Denemeler sonucunda dolgu malzemesi kullanımının kollektör verimini %18 oranında arttırdığı görülmüştür. Kollektörler performansları karşılaştırıldıktan sonra, en yüksek verimi sağlayan tasarımlı kollektör ile elma kurutma denemeleri yapılmıştır. Kurutma denemelerinde, Golden Delicious elma çeşidi kullanılmış ve denemeler süresince ürünün kuruma süresi, kuruma hızı, yeniden su alma kapasitesi ve renk özelliklerindeki değişimler takip edilmiştir. Kurutma öncesinde elma örnekleri 5 mm kalınlığında dilimlenmiş ve iki tasarımda da kurutma havası hızı 4.17 m/s seviyesinde sabitlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre 5T tasarımlı kollektör kurutma performansı açısından daha başarılı olmuştur ve kuruma süresini 100 dakika kısaltmıştır.

Abstract:
In this study, the usability of dolomite bricks have been investigated in laboratory conditions in order to increase the thermal efficiency of air heated solar collectors. Dolomite bricks were preferred due to its high heat storage capacity and low cost. Dolomite bricks were placed in the collector in different geometric arrays and numbers to increase heat transfer, area density and total heat transfer rate. Experiments have tested five different designed solar collector air flow channel. These air flow channel were formed as five spins with 15 dolomite bricks (5T), T-type four spins with 12 bricks (4TD), four four spins with 12 bricks (4T), broken dolomite bricks (K) and no brick (B). A solar simulator has been used to perform collector tests under controlled conditions. In the experiments, three different radiation levels (500, 750 and 1000 W/m2) were used for the collector planes using a solar simulator. In collector tests, the air velocity was fixed at 4.17 m s-1. The experimental results showed that 5T and 4TD types of solar air heaters achieved the highest thermal efficiency, respectively. As a result, the use of dolomite brics increased the collector efficiency by 18%. After the collector tests, apple drying experiments were carried out with types of 5T and B type collector. In the drying experiments, the Golden delicious apple variety was used and the changes in the drying time of the product, the drying rate, the rehydration capacity and the color properties were followed during the tests. Before drying, the apples were sliced in thickness of 5 mm and in both types the drying air temperature of two different types (5T,B) solar air heaters and constant air velocity was fixed at 4.17 m s-1. According to the results, the 5T design was more efficient in terms of drying performance and shortened the drying time by 100 minutes.