Vakum tüplü U-borulu güneş kollektörlerinde verim artırma yöntemlerinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of efficiency improvement methods for evacuated solar collectors with U-pipe
Yazar: MUSTAFA GALİP
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖZSOY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Güneş kollektörleri günlük hayatta yaygın kullanıma sahiptir. Güneş kollektörlerinin verim eğrileri laboratuvar ortamında veya dış ortam şartlarındaki testlerle belirlenir. Bu çalışmada kollektör iç ortam testi için bir güneş simülatörü oluşturulmuş ve ortalama 897 W/m2 ışınım şiddeti sağlanmıştır. Vakum tüplü kollektörlerin iç ortamda testlerinde izdüşüm metoduyla hesaplanan absorber alanı için verimin %100'den büyük olduğu görülmüş, absorber alanı hesabına yönelik yeni bir yaklaşım geliştirilerek gerçek absorber alanı hesabı yapılmıştır.
Boru içine uygulanan pasif ısı transferi artırma yöntemlerinden olan kıvrılmış şerit ve spiral tel sargıların vakum tüplü U-borulu kollektör verimine ve basınç düşümüne etkisi incelenmiştir. Üretilen kollektörlerde adım/çap oranını 1.25 olan düz telden ve çift spiral telden sargılar ve adım/çap oranı 2.83 olan kıvrılmış şeritler kullanılmıştır. Yapılan deneylerde standart akışkan debisi için boş kollektöre eklenen kıvrılmış şerit, düz tel sargı ve çift spiral tel sargıyla kollektör veriminde sırasıyla %8, %3.5, %5 artış sağlanmıştır. Eklenen ekipmanlar kollektör basınç düşümünü sırasıyla 7 kat, 5.5 kat, 11 kat artırmıştır. Bunun yanında vakum tüplü U-borulu kollektörde optimum akışkan debisini belirlemeye yönelik olarakta çalışılmış, en iyi sonuçlar standard debinin %50 fazlasının kullanılması durumunda elde edilmiştir.

Abstract:
Solar collectors are commonly used in daily life. The efficiency of the solar collectors are determined by tests in laboratory or outdoor conditions. In this study, a solar simulator was built for indoor collector tests and average radiation intensity was 897 W/m2. During the indoor tests of evacuated tube collectors, it was seen that the absorber area efficiency calculated by the projection method was greater than 100%. A new approach for the absorber area calculation has been developed and the actual absorber area and collector efficiency have been determined.
Twisted tapes and wire coils are passive heat transfer enhancement methods applied into the pipe. The effect of these components on the efficiency and pressure drop was investigated for evacuated tube collector with U-pipe. For the collectors to be used in the study, wire and double wired coils with a pitch/diameter ratio of 1.25 and twisted tapes with a pitch/diameter ratio of 2.83 have been used). In the experiments performed, when the twisted tapes, wired coils and double wired coils are added to the collector, increased efficiencies obtained as 8%, 3.5%, 5% respectively for the added materials. The added equipments increased the collector pressure drop by 7 times, 5.5 times and 11 times, respectively. In addition, in an experimental study to determine the optimum fluid flow rate for an evacuated tube collector with U-pipe the best results were obtained when 50% of the standard flow rate was used.