Seri bağlı U-borulu vakum tüplü güneş kolektöründe TİO2/su nanoakışkanı kullanımı
Using TİO₂/water nanofluid in a series connected U-pipe evacuated tube solar collector
Yazar: İSMAİL ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. ARİF EMRE ÖZGÜR ; DOÇ. DR. AHMET ÖZSOY
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems ; Optimum verim = Optimum efficiency ; Vakum borulu kollektörler = Vacuum tubular collectors ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Dünyadaki nüfus artışı, endüstriyel ve teknolojik gelişmeler gibi nedenlerle her geçen gün artan enerji talebi, fosil yakıtların sınırlı olması ve çevresel olumsuz etkileri sebebiyle, yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi ortaya çıkmaktadır. Güneş enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Birçok farklı uygulamada kullanılan güneş enerjisinin en yaygın kullanım alanlarından birisi su ısıtma sistemleridir.
Güneş enerjili ısıl sistemlerin verim iyileştirme çalışmaları devam etmektedir. Mevcut çalışmalara katıkıda bulunmak amacıyla gerçekleştirilen bu çalışmada vakum tüplü U-borulu güneş kolektörlerinde nanoakışkan kullanımının kolektör verimine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. İç ortam şartlarında bir güneş simülatörü ile gerçekleştirilen ölçümlerde ısı transfer akışkanı olarak TiO₂/su nanoakışkanı kullanılmıştır. Kütlesel olarak %0.5, %1, %1.5 ve %2 oranlarında hazırlanan nanoakışkanlarla gerçekleştirilen ölçümler sonucunda, kolektör verimine sırasıyla yaklaşık %5, %7, %8 ve %10'luk bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Suya ilave edilen TiO₂ nanopartikül oranı arttıkça kolektör veriminin arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca akışkan olarak su kullanıldığında kolektördeki ortalama akışkan sıcaklığı 38 ℃ iken basınç düşümü yaklaşık 62 kPa olarak belirlenmiştir. Nanoakışkan kullanılan sistem testlerinde ise, akışkan sıcaklığı ortalama 39.5 ℃, basınç düşümü yaklaşık 53 kPa'dır.

Abstract:
Increasing energy demand due to reasons such as population growth in the world, industrial and technological developments, limited fossil fuels reveal the importance of renewable energy sources. Solar energy is one of the renewable energy sources. One of the most common uses of solar energy, which is used in many different applications, is water heating systems.
Efforts to increase the efficiency of solar thermal systems continue. In this study, the effect of nanofluid use on collector efficiency in U-tube solar collectors with vacuum tubes was experimentally investigated. TiO₂/water nanofluid was used as the heat transfer fluid in the measurements performed with a solar simulator under indoor conditions. As a result of the measurements carried out with nanofluids prepared at 0.5%, 1%, 1.5% and 2% ratios, it was determined that the collector efficiency had an effect of approximately 5%, 7%, 8% and 10%, respectively. It was observed that the collector efficiency increased as the TiO₂ ratio added to the water increased. In addition, when water is used as the fluid, the average fluid temperature in the collector is 38 ℃, while the pressure drop is approximately 62 kPa. In the system tests using nanofluid, the fluid temperature is 39.5 ℃ on average and the pressure drop is about 53 kPa.