Endüstriyel amaçlı bir yoğunlaştırıcı güneş kolektörünün tasarımı, imalatı ve deneysel incelenmesi
Design, manufacturing and experimental investigation of a concentrating solar collector for industrial purposes
Yazar: AHMET ERSAVAŞ
Danışman: PROF. DR. BÜLENT YEŞİLATA
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Fresnel merceği = Fresnel lens

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, güneş enerjisini yoğunlaştırarak faydalı enerjiye dönüştürebilen bir yoğunlaştırıcı güneş kolektörünün, Şanlıurfa iklim koşullarında tasarımı, imalatı ve performans analizini yapmaktır. Bir fresnel lens kullanılarak yoğunlaştırılmış bir güneş enerjisi kolektörü tasarlanmış ve prototipi imal edilmişti. Prototipte 1 m2 alana sahip çizgisel odaklama yapan bir fresnel lens kullanılmıştır. Lensin odak çizgisi, lensten 1.5 m uzaklıkta, odak kalınlığı 5 cm ve odak uzunluğu 1 m'dir. Lensin odak çizgisine 8 cm çapında, 1.2 m uzunluğunda ve 5 mm et kalınlığında bakır boru, yalıtım oluşturması için borosilikat cam boru (çap 15 cm) içinde yerleştirilmiştir. Borunun yağ tankıyla bağlantısı, yüksek sıcaklığa dayanıklı esnek hortum kullanılarak sağlanmıştır. Esnek hortuma bir yağ pompası da bağlanarak kapalı bir devre oluşturulmuştur. İki boyutlu güneş takibi için manuel kontrol edilen bir mekanizma geliştirilmiştir. Deneysel çalışmada verileri toplamak için, borunun giriş ve çıkış noktalarına K tipi termal çift yerleştirilerek sıcaklık ölçümleri yapılmıştır.  Elde edilen sonuçlara göre, güneşten termal yağa aktarılan enerji miktarına bağlı olarak %60 ve üzeri ısıl verimler ortaya çıkmıştır. Yapılan deneylerde ulaşılan çıkış yağ sıcaklığı olarak, en yüksek sıcaklık 96 oC olarak ölçülmüştür. Isıl verimi arttırmak için, otomatik güneş takip sistemlerinin, yoğunlaştıran güneş enerjisi sistemlerinin ayrılmaz bir parçası olması gerektiği görülmüştür. Ayrıca bu tür kolektörlerin, güneş enerjisi ile hızlı kurutma yapan bir meyve ve sebze kurutma makinası gibi uygulamada kullanılabilir.

Abstract:
The purpose of this study, is to design, manufacture and analyze the performance of a concentrated solar collector, which is able to convert solar energy into useful energy, in Şanlıurfa seasonal conditions. Concentrated solar collector is designed with a fresnel lens and prototype is manufactured. 1 m2 panel surface area fresnel lens, that is able to focus solar beams in a line, is used in the prototype. Focus line of the fresnel lens is 1.5 m away from the lens upper surface and 5 cm width and 1 m long.  A copper pipe is placed to the focus line which has a 8 cm diameter,1.2 m long and 5 mm thickness, also this pipe is placed inside a borosilicate glass, which has a diameter of 15 cm, and isolated from each edges to reduce heat losses. Copper pipe is connected with oil tank with a flexible hose, which is durable to high temperatures. Oil pump is connected to the flexible hose so that, a closed circuit is achieved. A manual controlled mechanism is designed to track the sun in two axes. To collecting temperature data's, two K type thermo couples is placed into inlet and the outlet of the copper pipe and data's are collected. Regarding to the experiment results, transferred solar energy to the thermal oil over 60% thermal efficiencies are observed. Maximum outlet temperature is measured as 96 oC . Regarding to experiment results, automatic solar tracking systems are a must for concentrated solar energy systems. Also these systems can be used in drying of fruit and vegetables.