Hava akışkanlı güneş kollektöründe faz değiştiren malzemenin ısıl performansının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the thermal performance of phase change material in a solar air collector
Yazar: YUNUS ERKAM ÖZSELÇUK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL ATA
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Günümüzün, geleceğimizin, yaşadığımız yerkürenin ve gelecekte yaşam planları kurulan uzay habitatlarının en mühim konularından olan enerjinin üretimi kadar depolanması ve kullanılmasını da göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Enerji üretiminde fosil yakıtları azaltıp; yenilenebilir rüzgâr, su ve güneş gibi kaynakları etkin bir biçimde kullanmaya başladığımızdan bu yana en önemli soru, nasıl verimli bir şekilde depolayabilir, tasarruf edebiliriz olmuştur. Bu amaçla tez çalışmasında, laboratuvar ortamında oluşturulan yapay güneş enerjisi altına hava akışkanlı güneş kollektörünün (HGK) ısı depolama özelliği deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma için yutucu yüzey üzerinde dikdörtgen kanatçıklar bulunan HGK imal edilmiş ve yutucu yüzeyin altına yerleştirilen depoda faz değiştiren malzeme (FDM) kullanılmasının etkileri incelenmiştir. Kızılötesi lambalar sayesinde 800 W/m2 ve 1000 w/m2 ışınım şiddeti ve 0,002 kg/s ile 0,003 kg/s akışkan debileri için kollektörlerin deposunun hem boş hem de FDM eklenmesi durumunda ısıl enerji depolama kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Deneyler sonucunda en yüksek ısı depolama miktarı 463,4 kJ ile 0,002 kg/s akışkan debisi, 1000 W/m2 ışınım şiddeti için deposunda FDM olarak parafin kullanılan kollektör için elde edilmiştir. En düşük ısı depolama miktarı ise 11,7 kJ ile deposunda FDM olmayan 0,003 kg/s akışkan debili ve 800 W/m2 ışınım şiddetine sahip kollektör için elde edilmiştir. FDM olarak parafin kullanılması ile kollektörün ısı depolama miktarında önemli ölçüde artış olduğu görülmüştür.

Abstract:
It is essential to consider not only the production but also the storage and utilization of energy, which is one of the most crucial issues of our present, future, the planet we inhabit, and the space habitats where future life plans are being made. Since we have begun to reduce fossil fuels in energy production and effectively utilize renewable sources such as wind, water, and solar power, the most important question has been how we can efficiently store and conserve energy. For this purpose, in the thesis study, the heat storage feature of an air-flow solar collector under artificial solar energy created in a laboratory environment was experimentally investigated. An air-flow solar collector with rectangular fins on the absorber surface was manufactured for the experimental study, and the effects of using phase change material (PCM) placed under the absorber surface were examined. The thermal energy storage capacities of collectors with both empty and PCM-added tanks were compared for irradiance intensities of 800 W/m2 and 1000 W/m2 and flow rates of 0.002 kg/s to 0.003 kg/s using infrared lamps. As a result of the experiments, the highest heat storage amount of 463.4 kJ was obtained for the collector using paraffin as PCM in the tank, with a flow rate of 0.002 kg/s and an irradiance intensity of 1000 W/m2. The lowest heat storage amount of 11.7 kJ was obtained for the collector with no PCM in the tank, a flow rate of 0.003 kg/s, and an irradiance intensity of 800 W/m2. It was observed that the use of paraffin as PCM significantly increased the heat storage capacity of the collector.