Hava ısıtmalı güneş kollektörlerinin dolgu malzemeleri kullanılarak verimlerinin arttırılması
Increasing of solar air heating collectors efficiency using filling metarials
Yazar: YEŞİM EMEN
Danışman: PROF. DR. RECEP KÜLCÜ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışma kapsamında genellikle tarımsal ürün kurutma, sera ve mekân ısıtma uygulamalarında kullanılan ve hava ısıtmalı güneş kollektörleri olarak bilinen sistemler konu edilmiştir. Laboratuvar şartlarında farklı dolgu malzemeleri kullanılarak hava ısıtmalı güneş kollektörlerinin ısıl verimlerinin arttırılması hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda dolgu malzemesi olarak maliyet ve ulaşılabilirlik açısından; demir talaşı, andezit taşı ve metal bulaşık teli seçilmiştir. Denemelerde ölçüleri 110×80×10 cm olan galvanizli sac malzemeden imal edilmiş güneş kollektörü kullanılmıştır. Kollektörün hava giriş ve çıkış kanalına konik şeklinde plakalar sabitlenmiştir. Sisteme hava, radyal fan yardımıyla gönderilmiştir. Yapay güneş ışınımı, üzerinde 30 adet her biri 330W gücünde halojen lamba bulunan simülatör yardımıyla sağlanmıştır. Güneş simülatörü, 0ᵒ geliş açısı ve ışınım şiddeti 1000 W/m2 olacak şekilde sabitlenmiştir. Deney sisteminde ısıl çiftler yardımıyla kollektör yutucu yüzey sıcaklığı, çıkış havası sıcaklığı ve ortam sıcaklığı ölçülmüştür. Simülatör ve fan her denemede 2 saat birlikte çalıştırılmış ve daha sonra simülatör kapatılıp fan tek başına kollektör yutucu yüzey sıcaklığı ortam sıcaklığına yaklaşıncaya kadar çalıştırılmıştır. Deney sistemine gönderilen havanın alansal debisi, hava çıkış kesit alanı ve anemometre yardımıyla ölçülen hava hızı değerlerine göre hesaplanmıştır. Kullanılan dolgu malzemeleri laboratuvar şartlarında 5 farklı alansal debi; 0,67 kg/dk. m2, 1,01 kg/dk. m2, 1,34 kg/dk. m2, 2,01 kg/dk. m2, 2,69 kg/dk. m2 değerleri kullanılarak test edilmiştir. Deney verilerinden alınan sonuçlara göre ısıl verimler hesaplanmıştır. Sonuç olarak kullanılan dolgu malzemeleri arasında en yüksek verimin andezit taşı kullanılarak ve 2,69 kg/dk. m2 alansal debi değerinde elde edildiği görülmüştür. Andezit taşından sonra sırasıyla metal talaş ve metal bulaşık teli gelmiştir. Bu durum farklı dolgu malzemesi kullanılmasının ısıl verimi etkilediğini göstermiştir.

Abstract:
In this study, used in agricultural product drying, greenhouse and space heating applications, known as air heated solar collectors systems are discussed. It is aimed to increase the thermal efficiency of air heated solar collectors by using different filling materials in laboratory conditions. In line with this goal, in terms of cost and accessibility as filling material; metal shavings, andesite stone and metal wire wool are selected. In the tests, solar collector made of galvanized sheet material, which measures 110 × 80 × 10 cm, was used. Conical plates are fixed to the inlet and outlet of the collector air duct. Air was sent to the system with the help of a radial fan. Artificial solar radiation was provided by of a simulator with 30(330W) halogen lamps of. The solar simulator is fixed at an angle of 0ᵒ and radiation intensity 1000 W / m2. Collector absorber surface temperature, outlet air temperature and enviromental temperature were measured with thermocouples in the experimental system. The simulator and fan were run together for 2 hours in each attempt, and then the simulator was turned off and the fan was run until the collector absorber surface temperature approached the enviromental temperature alone. The spatial flow rate of the air sent to the test system was calculated according to the air velocity values measured by the air outlet area and anemometer. Filling materials, 5 different areal flows under laboratory conditions; 0,67 kg / min. m2, 1,01 kg / min. m2, 1,34 kg / min. m2, 2,01 kg / min. m2, 2,69 kg / min. m2 was tested using its values. Thermal efficiencies were calculated according to the results provided from the experiment data. As a result, it was observed that the highest efficiency among the filling materials used was obtained by using andesite stone and at an areal flow rate of 2,69 kg / min m2.The efficiency after the andesite stone, is got metal shavings and metal wire wool respectively. This situation has shown that the use of different filling materials affects thermal efficiency.