Kara cisim kaplaması yapılan düzlem yüzey güneş kolektörü ile gıda kurutmanın deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of food drying with a plane surface solar collector with blackbody coating
Yazar: SELDA GÖZÜBÜYÜK
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN ÖMEROĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı, Black 3.0 ve nano akışkan kullanılarak düzlem yüzey güneş kolektöründe kullanılan temel akışkan olan suyun daha fazla ısı kazanmasını sağlamaktır. Böylelikle geleneksel düzlem yüzey kolektörlerine kıyasla daha fazla ısı kazanan akışkan, kondenserde havaya daha fazla ısı geçişi sağlayarak sistemin toplam performansının iyileştirilmesi amaçlanmaktadır.
Yöntem: Bu çalışmada sistemin performans analizi Minitab programı kullanılarak Taguchi metodu ile yapılmıştır.  Taguchi L16 (4222) deney planı kullanılarak güneş ışınımı (600 W/m2, 700 W/m2, 800 W/m2 ve 900 W/m2), hava hızı (0,5, 1, 1,5, 2 m/sn), kaplama türü (geleneksel düzlem yüzey kolektör ve Black 3.0 kaplamalı düzlem yüzey kolektör) ve nano partikül oranı (0.1 ve 0,2%) gibi parametrelerin verime olan etkileri incelenmiştir.
Bulgular: Uygulama sonucunda elde edilen verilere göre geleneksel düzlem yüzey güneş kolektörünün ışınımı absorbe eden yüzeyinin nano teknolojik bir kara cisim ile kaplanmasının ve kolektörde termal iletim katsayısını artıran nano akışkanın iş akışkanı olarak kullanılması durumunda termal verimliliği artırdığı belirlenmiştir.
Sonuçlar: Çalışma sonuçlarına göre Pareto grafiğinden yola çıkarak verime etkisi olan parametrelerin önem sırasına göre kaplama türü, ışınım, hava hızı ve nano partikül oranı olduğu görülmektedir. Optimum değerler ise 900 W/m2 ışınım, kaplama türü Black 3.0 kaplamalı düzlem yüzey kolektör, 0,5 m/sn hava hızında ve % 0,1 ağırlıkça nano partikül oranında oluştuğu görülmüştür. Optimum değerlere göre havaya kazandırılan güç 129 W'tır. Meteroloji Genel Müdürlüğünden alınan verilere göre Erzurum ili için yıllık ortalama güneşlenme saati 7 saat olarak alınmıştır. Elde edilen bu güç ile 7 saatlik sürede 3 kg elma, 2,55 kg kırmızıbiber, 2,38 kg şeftali ve kayısı, 2,35 kg muz, 2,23 kg erik kurutulabilmektedir.

Abstract:
Purpose: The aim of this study is to provide more heat to the water, which is the main fluid used in the plane surface solar collector, by using Black 3.0 and nanofluid. Thus, it is aimed to improve the overall performance of the system by providing more heat transfer to the air in the condenser, with the fluid gaining more heat compared to conventional plane surface collectors.
Method: In this study, the performance analysis of the system was made with the Taguchi method using the Minitab program. Solar irradiance (600 W/m2, 700 W/m2, 800 W/m2 and 900 W/m2), air velocity (0.5, 1, 1.5, 2 m/s) using Taguchi L16 (4^2*2^2) experiment plan The effects of parameters such as coating type (traditional plane surface collector and Black 3.0 coated plane surface collector) and nanoparticle ratio (0.1 and 0.2%) on efficiency were investigated.
Findings: According to the data obtained as a result of the application, it has been determined that coating the radiation absorbing surface of the conventional plane surface solar collector with a nano-technological blackbody and using the nanofluid, which increases the thermal transmission coefficient in the collector, increases the thermal efficiency.
Results: According to the results of the study, starting from the Pareto chart, it is seen that the parameters that affect the efficiency are the coating type, radiation, air velocity and nanoparticle ratio, in order of importance. Optimum values were found to be 900 W/m2 radiation, coating type Black 3.0 coated plane surface collector, 0.5 m/s air velocity and 0.1% wt nanoparticle ratio. According to the optimum values, the power gained to the air is 129 W. According to the data obtained from the General Directorate of Meteorology, the annual average sunshine hours for Erzurum were taken as 7 hours. With this power, 3 kg of apples, 2.55 kg of red pepper, 2.38 kg of peaches and apricots, 2.35 kg of bananas, 2.23 kg of plums can be dried in 7 hours.