Güneş toplaçları ve havuzdan oluşan entegre bir sistemin performansının incelenmesi
Investigation of the performance of the integrated solar collector and pond system
Yazar: İSMAİL BOZKURT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET KARAKILÇIK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, 0,80 m yarıçapında, 2 m derinliğinde ve 1,90 m x 0,90 m boyutlarında dört düzlemsel güneş toplacına sahip entegre bir güneş havuzu sistemi yapılmıştır. Silindirik kabuk şeklindeki ısı eşanjör sistemi güneş havuzunun Depolama Bölgesine yerleştirilmiştir. Isı eşanjör sistemi güneş toplaçlarına bağlanmıştır. Düzlemsel güneş toplaçları tarafından toplanan ısı enerjisi eşanjör sistemi kullanılarak Depolama Bölgesine aktarılmaktadır. Sıcaklık sensörleri düşey olarak güneş havuzunun içine ve eşanjörün giriş-çıkışlarına yerleştirilmiştir. Güneş havuzunun bölgeleri ve ısı eşanjör sisteminin giriş-çıkış sıcaklıkları saatlik olarak kaydedilmiştir. Mayıs 2010'dan Ekim 2011'e kadar sürekli olarak güneş havuzunun hem yoğunluk hem de sıcaklık dağılımları ölçülmüştür. Sıcaklık ve yoğunluk dağılımları entegre olan ve entegre olmayan güneş havuzu için elde edilmiştir. Entegre güneş havuzunun Depolama Bölgesindeki ani sıcaklık artışına rağmen güneş havuzunun tuz gradyenti kararlı olmaktadır.Ayrıca, entegre olan ve entegre olmayan güneş havuzunun performanslarını belirlemek için entegre güneş havuzunun enerji eşitlikleri çıkarılmıştır. Entegre olan ve entegre olmayan güneş havuzunun verimleri deneysel olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, entegre olan ve entegre olmayan güneş havuzunun enerji verimleri sırasıyla, Ağustos ayında maksimum % 33,55 ve % 28,41 olarak, Ocak ayında minimum % 9,48 ve % 8,28 olarak görülmüştür. Sonuçlar, sistemin sağlıklı bir biçimde çalışabileceğini uygun boyut ve özelliklere sahip bir entegre güneş havuzunun konutlarda veya endüstride gereksinim duyulan ısıtma ve işlem suyunu elde etmek amacıyla kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
In this work, a solar pond system having a radius of 0.80 m, a depth of 2.0 m integrated with four flat plate collectors with dimensions of 1.90 m x 0.90 m was constructed. A cylindrical shell heat exchanger system was placed in the Heat Storage Zone of the solar pond. The heat exchanger system was connected to the flat plate collectors. The heat energy collected from the flat plate collectors was transferred to the Heat Storage Zone by using the heat exchanger system. Temperature sensors were placed vertically inside of the solar pond and at the inlet and the outlet of the heat exchanger. The temperature of the solar pond?s zones and the inlet and the outlet temperatures of the heat exchanger have been recorded by using a computer program. Both the density and the temperature distribution of the solar pond was measured from May, 2010 until November, 2011. The density and the temperature distribution of the integrated and non-integrated solar pond was obtained. In spite of sudden temperature increase in the Heat Storage Zone of the integated solar pond, the salinity gradient of the solar pond has been stable. Furthermore, the energy balance equations of the integrated solar pond were derived to determine the heat storage performance of the integrated and non-integrated solar pond. The integrated solar pond and the non-integrated solar pond?s efficiencies were calculated experimentally. As a result, the energy efficiencies of the integrated solar pond and the non-integrated solar pond were observed for the maximum as 33.55 % and 28.41 % in August, for the minimum as 9.48 % and 8.28 % in January, respectively. The results show that the integrated solar pond system works properly, and an integrated pond with suitable dimensions and properties can be used to obtain hot water for domestic and industrial use.