Peltier entegrasyonu ile güneş destekli su damıtma sistemlerinin tasarımı ve deneysel incelenmesi
Solar supported with peltier integration design of water distillation system and experimental investigation
Yazar: AKİF ÇOLAK
Danışman: DOÇ. DR. FARAZ AFŞAR
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Enerji verimliliği ve enerji tasarrufu günümüzde en önemli araştırma konuları arasında yer almaktadır. Bu konuya bağlı olarak güneş enerjisi kullanımı enerji tasarrufu için en önemli enerji kaynağı olarak kabul edilmiş ve fosil yakıtlardan bağımsızlık kazanmaya yönelik çalışmaların odak noktası olmuştur.   Bu çalışmada, bir su damıtma sistemi kurulmuştur. Bu sistemin amacı enerji verimliliğini artırmak ve çeşitli parametrelerin su damıtma üzerindeki etkisini araştırmak için çok sayıda deney yapılmıştır. Bu çalışmanın en öne çıkan yanı, sünger parçaları kullanılarak hızlı buharlaşma için yüzey alanının artırılması tekniği kullanılarak damıtma hızının artırılması ile birlikte yoğuşma hızının da artırılması için sisteme termoelektrik soğutucu entegre edilmiştir. Sistemde dış ısı eşanjörüne su püskürten bir mekanizma ile donatılmış yeni bir yoğuşma parçası entegre edilmiştir. Çalışmada ayrıca siyah rengin güneş enerjisi üzerindeki etkileri, sistem içerisindeki fanın çalışmasının su buharı dağılımına etkisi, yalıtımın ısıl enerji kayıplarını azaltmadaki rolü güneş radyasyonu yoğunluğu, sünger parçalar kullanımının etkisi incelenmiştir. Sonuçlar, sünger parçaları ve termoelektrik soğutucu kullanımının, yaklaşık %100,5 olan su damıtma oranını önemli ölçüde artırdığını ortaya çıkarmıştır. Ayrıca hava fanlarının damıtma hızına etkisi de gözlendi ve bu da damıtma oranını %51,1 den fazla artırdığı gözlenmiştir. Genel olarak bu çalışma, güneş enerjisiyle çalışan su damıtma sistemlerinin tasarımı ve sürece ilişkin değerli bilgiler sunarak enerji verimliliğinin önemini ve yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji ihtiyaçlarını karşılarken çevre üzerindeki etkisini azaltmaya yönelik potansiyeli vurgulanmıştır.

Abstract:
Energy efficiency and conservation are critical issues today, and the widespread recognition of solar energy as a key solution for achieving independence from fossil fuels underscores its importance.  In this study, we installed water treatment systems and conducted numerous experiments to enhance energy efficiency while exploring various parameters' impacts on water distillation rates. Our primary aim was to augment distillation rates by expanding the surface area for rapid evaporation using sponge pieces. Additionally, we integrated a novel condensation system that sprays water on the external heat exchanger of the thermoelectric module, thereby boosting condensation rates. Our investigation also delved into the effects of black color on solar energy absorption, the influence of indoor fan operation on water vapor distribution, and the role of solar radiation. The results demonstrated a significant increase in water distillation rates approximately 100.5% with the use of sponge pieces and a thermoelectric cooler. Furthermore, the operation of air fans was found to increase distillation by more than 51.1%. In sum, our study offers valuable insights into the design and optimization of solar-powered water treatment systems, emphasizing the importance of energy efficiency and the potential of renewable energy sources to meet our energy needs while mitigating environmental impact.