Yutucu plaka üzerine farklı türde kanatçıkların yerleştirildiği bir havalı kollektörün enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analysis of a solar air heater which located in different types of obstacles on the absorbing plate
Yazar: FATİH KOÇYİĞİT
Danışman: DOÇ. DR. EBRU KAVAK AKPINAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Güneş enerjili hava ısıtıcıları, kurutma ya da ortam ısıtma gibi 60 °C'nin altında olan orta ya da düşük sıcaklık uygulamalarında güneş enerjisini kullanarak havayı ısıtmaya yarayan basit cihazlardır. Güneş enerjili hava ısıtıcılarında akış alanına yerleştirilen kanatlar ya da engeller, havanın taşınım katsayısı ve çıkış sıcaklığını artırmakta ve böylece kollektör etkinliği de artmaktadır.Bu çalışma, üzerinde farklı kanatçıklar (Tip I, Tip II, Tip III) bulunan ve kanatçık bulunmayan (Tip IV) yeni geliştirilen düz tip bir güneş enerjili hava ısıtıcının enerji ve ekserji analizini deneysel olarak vermektedir. Deneylerde kollektöre giriş, kollektörden çıkış sıcaklığı, absorblayıcı plaka sıcaklığı, çevre sıcaklığı ve güneş ışınımı değerleri ölçüldü. Ayrıca deneyler farklı kütlesel debilerde (0.0074, 0.0052, 0.0016 kg/s) tekrarlandı. Farklı kanatçıklar (Tip I, Tip II, Tip III) bulunan ve kanatçık bulunmayan (Tip IV) güneş enerjili hava ısıtıcı birinci yasa (enerji) ve ikinci yasa (ekserji) verimleri ve boyutsuz ekserji kaybı değerleri yönünden birbirleriyle mukayese edildi. Sonuçların analizinden sonra, tüm çalışma şartları için optimum verim değerleri (enerji ve ekserji) Tip II absorblayıcı yüzeyine sahip güneş enerjili hava ısıtıcı da elde edildi ve engellere sahip absorblayıcı yüzeylere sahip güneş enerjili hava ısıtıcıları engelsiz olana göre daha iyi değerler aldı. En büyük tersinmezlik kollektör verimi en düşük olan üzerinde engeller bulunmayan kolektörde meydana geldi. Çalışmanın sonucunda farklı güneş enerjili hava ısıtıcıları için enerji ve ekserji bağıntıları türetildi.

Abstract:
Solar air heaters are simple device to heat air by utilizing solar energy and employed in many applications requiring low to moderate temperature below 60ºC, such as crop drying and space heating. In a solar air heater, the fins or obstacles located in flow area increases the heat transfer coefficient and output temperature of air. Accordingly, collector efficiency increases too.This paper presents an experimental energy and exergy analysis for a new flat plate solar air heater (SAH) with several obstacles (Type I, Type II and Type III) and without obstacles (Type VI). The measured parameters were the inlet and outlet temperatures, the absorbing plate temperatures, the ambient temperature, and the solar radiation. Further, the measurements were performed at different values of mass flow rate of air (0.0074, 0.0052, 0.0016 kg/s). Solar air heater having free (Tip IV) and fixed obstacles (Tip I, Tip II, Tip III) is compared to flat-plate solar air heater as well as each other in terms of energy and exergy efficiencies and dimensionless exergy loss ratio.After the analysis of the results, the optimal values of efficiencies (energy and exergy) is Type II of absorbing plate in flow channel duct for all operating conditions and solar air heater (SAH) supplied with obstacles appears significantly better than that without obstacles (Type IV). The results show that the largest irreversibility is occurring at the flat plate (without obstacles, Type IV) collector in which collector efficiency is smallest. At the end of this study, the energy and exergy relations are delivered for different SAHs.