CFD simülasyonu ile karma modlu güneş kurutucusunun tasarım ve performans testi
Design and performance test of mixed mode solar dryer through CFD simulation
Yazar: ARAFAT ESAM ABDULLAH ABDULMAJEED
Danışman: PROF. DR. AFŞİN GÜNGÖR
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Enerji = Energy ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Kurutma yöntemleri = Drying methods

Özet:
Son yıllarda artan enerji talebi ve sınırlı fosil yakıt kaynakları yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımını artırmıştır. Güneş enerjili kurutucu, güneş enerjisinden yararlanarak gıda, tarım ürünleri ve diğer malzemeler de dahil olmak üzere çeşitli maddeleri kurutan bir cihazdır. Güneş enerjili kurutucular, ürünlerin kuruma süresini azaltmada, kurutulan ürünlerin kalitesini artırmada, böcek ve kuş istilasından korumada ve kontrollü kurutma süreçlerini kolaylaştırmada etkilidir. Mevcut araştırma, karma mod konfigürasyonuna sahip bir güneş enerjili kurutucunun tasarımını içermektedir. Güneş enerjili hava kolektörü (GHK), güneş enerjili kurutucunun en önemli bileşeni olarak kabul edilmektedir.
Bu çalışmada, paralel akışlı v-oluklu GHK (PAVGHK), üç akışlı v-oluklu GHK (ÜAVGHK) ve birleşik-GHK içindeki ısı ve akış özellikleri CFD kullanılarak simüle edilmiştir. Çeşitli iklim koşullarında ve 0.019 kg/s, 0.015 kg/s ve 0.012 kg/s kütle akış hızlarında PAVGHK'nün performansı deneysel ve sayısal olarak değerlendirilmiş ve ÜAVGHK ve birleşik-GHK ile sayısal olarak karşılaştırılmıştır. CFD simülasyonu yardımıyla kurutma odası içindeki akış incelenmiştir.
 ÜAVGHK'de hesaplanan sıcaklık farkları, sayısal bulgularda gösterildiği gibi, PAVGHK'dekilerden daha büyük ve birleşik-GHK'den daha küçüktür. Elde edilen deneysel sonuçlara göre 0.012 kg/s kütlesel akış hızında PAVGHK'nün ortalama ısıl ve ekserji verimleri sırasıyla % 59.5 ve % 29.09'dur. PAVGHK'nün girişi ve çıkışı arasındaki maksimum sıcaklık farkı 28 °C olmuştur. PAVGHK için gözlemlenen üst ısı kaybı katsayısı (ÜIKK) değerleri 4.3 ile 8.93 W/m2 arasında değişmektedir.

Abstract:
Renewable and safe energy sources have been used more in recent years because of rising energy needs and finite fossil fuel resources. A solar dryer is a device that dries a variety of substances, including food, agricultural products, and other materials, by utilizing solar energy. Solar dryers are effective in reducing the drying time of products, enhancing the quality of the dried items, protecting them from infestation by insects and birds, and facilitating controlled drying processes. The present research involves the design of a solar dryer with a mixed-mode configuration. The solar air collector is considered the most important component of a solar dryer.
In this study, heat and flow characteristics inside parallel-flow v-grooved collector, triple-flow v-grooved collector and combined collector were simulated using CFD. At varied climatic conditions and mass flow rates of 0.019 kg/s, 0.015 kg/s and 0.012 kg/s the performance of parallel-flow v-grooved collector has been experimentally and numerically evaluated and numerically compared with triple-flow v-grooved collector and combined collector. With the help of CFD simulation, the flow inside the drying chamber has been studied.
The computed temperature differences in triple-flow v-grooved collector are greater than those in parallel-flow v-grooved collector and smaller than combined collector, as shown by the numerical findings. The experimental findings indicate that at a mass flow rate of 0.012 kg/s, the parallel-flow v-grooved collector exhibits mean thermal and exergy efficiencies of 59.51% and 29.09%, respectively. The maximum temperature difference between the inlet and the exit of parallel-flow v-grooved collector was 28 °C. The observed top heat loss coefficient values for parallel-flow v-grooved collector ranged from 4.3 to 8.93 W/m2.