Yay tipi ısı transferi arttırıcı içeren güneş enerjisi depolama ünitesinin enerji depolama performansının taguchi tabanlı gri ilişkisel analiz ile optimizasyonu
Optimization of energy storage performance of solar thermal energy storage unit containing spring type heat transfer enhancer by taguchi based grey relational analysis
Yazar: MEHMET EMİN CANLI
Danışman: PROF. DR. ADEM ACIR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Yapılan bu çalışmada, yay tipi kanat yapısının kare bir enerji depolama ünitesindeki faz değiştiren malzemenin ergime ve enerji depolama performansına olan etkisi deneysel olarak incelenmiş ve bu deneysel çalışmadaki iş yükünü azaltmak için Taguchi tabanlı gri ilişkisel optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Farklı boyutlardaki tel çapı, yay çapı ve yay adımına sahip yay tipi ısı transferi arttırıcılar, Taguchi deney tasarımı yönteminin belirttiği L9 ortogonal deney dizilimi ile oluşturulmuştur. Elde edilen deneysel sonuçlar gri ilişkisel analiz yöntemi ile optimize edilerek en iyilenen deney dizilimi elde edilmiştir. Deneysel çalışmada ergime süresi, zamana bağlı iyileştirme oranı, enerji depolama verimi ve enerji depolama verimi iyileştirme oranı tanımlanmış ve her bir deney dizilimi için hesaplanmıştır. Gri ilişkisel analiz yöntemiyle bulunan en iyilenen deney diziliminin doğrulaması için örnek bir deney dizilimi ile karşılaştırması yapılmıştır. En iyilenen deney dizilimine etki eden 3 farklı parametrenin (tel çapı, yay çapı ve yay adımı) etki oranları ANOVA (Analysis of Variance) yöntemi ile belirlenmiştir. Regresyon analizi yöntemi ile tel çapı, yay çapı ve yay adımı parametrelerinin etki ettiği ergime süresi,  zamana bağlı iyileştirme oranı, enerji depolama verimi ve enerji depolama verimi iyileştirme oranı terimlerini ifade eden regresyon bağıntıları geliştirilmiştir. Regresyon ve deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar istatistiksel hata analizi yöntemleri ile karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In this study, the effect of the spring type fin structure on the melting and energy storage performance of the phase change material in a square energy storage unit was experimentally investigated and Taguchi based Grey relational optimization method was used to reduce the workload in this experimental study. Spring type heat transfer enhancers with different sizes of wire diameter, spring diameter and spring pitch were created with the L9 orthogonal experimental sequence specified by the Taguchi experimental design method. The obtained experimental results were optimized with the Grey relational analysis method and the optimized experimental sequence was obtained. In the experimental study, melting time, time dependent enhancement ratio, energy storage efficiency and energy storage efficiency enhancement ratio were defined and calculated for each experimental sequence. In order to confirm the optimized experimental sequence found by the Grey relational analysis method, a comparison with a sample experimental sequence was conducted. The effect ratios of 3 different parameters (wire diameter, spring diameter and spring pitch) affecting the optimized experimental sequence were determined by ANOVA (Analysis of Variance) method. With the regression analysis method, regression relations expressing the terms of melting time, time dependent enhancement ratio, energy storage efficiency and energy storage efficiency enhancement ratio, which are affected by the wire diameter, spring diameter and spring pitch parameters, were developed. The results obtained from the regression and experimental study were compared with statistical error analysis methods.