Isı değiştiricisi kullanılmayan ve güneş enerjisi ile çalışan bir su ısıtma sisteminin ekserji analizi
Exergy analysis of a solar water heating system without a heat exchanger
Yazar: ÖZLEM DİLAVER
Danışman: PROF. DR. MECİT SİVRİOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu araştırmanın amacı, ısı değiştiricisi kullanılmayan ve içinde inşa edilmiş güneş enerjili su pompası bulunan su ısıtma sisteminin (GESIS) Ekserji Analizini yapmaktır. Çalışmada baz alınan tasarım sistemi, tepe seviyesinde tank yerleştirilmiş 1,58 m2 düzlemsel solar kollektörlerini, aşağı seviyede ısı değiştiricisi ısı içermeyen daha büyükçe su depolama tankını ve su sirkülasyonu kontrolü için tek yönlü vanayı ihtiva etmektedir. 1 ve 2 m `lik deşarj yükleri test edilmiştir. Pompa, 70-90 ºC kollektör sıcaklığını ve 10-18 kPa buhar gösterge basıncında çalışabilmektedir. Solar yoğunluğa ve deşarj yüküne bağlı olarak, GESIS içindeki su sirkülasyonunu değişebilmektedir. Bundan başka, depolama tankında en yüksek su sıcaklığı 59 ºC'dır. Yeni GESIS, 1 m veya daha az deşarj yükü ile evsel kullanım için uygundur. Bina çatısına daha az yük bindirmekte olup sirkülasyon pompasında elektrik enerjisi tasarrufu sağlamaktadır. Hem solar kolektörde, hem depolama tankında; z=1m yükseklik için bulunan solar ışıma ve ekserji değerleri, z=2m için bulunan değerlerden daha büyüktür. Üst tank yüksekliği azaldıkça, sistemdeki su sirkülasyonu daha kolay sağlanmakta, debi değerleri artmaktadır. Buna bağlı olarak sistem verimi de artmaktadır. Yüksekliği değişen üst tankta, potansiyel enerjiden kaynaklanan ekserji kaybı değerleri, toplam ekserji kaybını bulmada en belirleyici etkendir. Ekserji kaybı hesapları yapmak, bir sistemdeki kayıpların kaynaklarını tespit etmek için oldukça faydalı bir yöntemdir.Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi, Ekserji Analizi.

Abstract:
This research target is to make an exergy analysis of a solar water heating system without a heat exchanger, (SWHS) coupled with a built-in solar water pump. The designed system consists of 1.58 m2 flat plate solar collectors, an overhead tank placed at the top level, the larger water storage tank without a heat exchanger at the lower level, and a one-way valve for water circulation control. The discharge heads of 1 and 2 m were tested. The pump could operate at the collector temperature of about 70?90?C and vapor gage pressure of 10?18 kPa. It was found that water circulation within the SWHS can change depending upon solar intensity and discharge head. The new SWHS with 1 m discharge head or lower is suitable for residential use. It adds less weight to a building roof and saves electrical energy for a circulation pump. It has lower cost compared to domestic SWHS. Solar irradiation and exergy values for z=1m height are higher than z=2m height both for solar irradiation and exergy values. The circulation of water gets easier and the system efficiency increases by decreasing overhead tank height. The potential energy of the overhead tank is the governing factor for determining exergy loss. Performing exergy loss calculations is a very useful method to determine the source of losses in a system.Key Words: Solar Energy, Exergy Analysis.