Isı depolama malzemelerinin CSP sisteminde analizi
Analysis of thermal storage materials at CSP system
Yazar: BARAN GÜNİNDİ
Danışman: PROF. DR. EVREN MELTEM TOYGAR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy ; Isı depolama = Heat storage ; Isı enerjisi = Heat energy

Özet:
Yoğunlaştırılmuş güneş enerjisi (CSP)  teknolojilerinde ısı depolama sistemlerinin  kullanımının artmasına bağlı olarak ısı depolama malzemeleri önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışma ısı depolama malzemesinin analizine ve analiz sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesine dayanır. Analize başlamadan  önce ısı depolama modeli, ısı depolama yalıtım malzemesi, ısı transferi akışkanının ve ısı depolama malzemesinin belirlenmesi gerekir. Isı depolama modeli paslanmaz çelik (AISI–304) olarak literatüre uygun şekilde Catia V5 programında tasarlanmıştır ve yüksek erime noktasına sahip olmasından dolayı malzemesi paslanmaz çelik (AISI–304) olarak belirlenmiştir. Isı depolama malzemesi olarak bazaltik kayaçların bir türü olan basalt glass seçilmiştir. Bu çalışmada ise Basalt glass'ın ortalama sıcaklığı 901,5 K civarındadır ve bu ortalama sıcaklığa sahip basalt glass ile  ısı depolama gerçekleştirilmiştir. Isı transferi akışkanı olarak bol miktarda bulunmasından ve yüksek sıcaklıklarda depolama yapmak için uygun olduğundan hava seçilmiştir. Isı yalıtım malzemesi ise yüksek sıcaklıklarda kullanılmaya elverişli olmasından dolayı seramik yün olarak belirlenmiştir. Tüm ısı depolama bileşenleri Catia V5 programında tasarlandıktan ve belirlendikten sonra Ansys'de analizi gerçekleştirilmek üzere çalışma hazır hale getirilmiştir. Ansys Fluent'de 6000 sn'lik süre ile analizi gerçekleştirildikten sonra yaklaşık olarak 13,57 kWh ısı enerjisi depolandığı gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, Basalt glass'ın yüksek sıcaklıklarda ısı depolamada alternatif bir malzeme olarak kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürdeki çalışmalar ile karşılaştırılarak sistemin uyumlu olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Heat storage materials play crucial role in concentrated solar power technologies as depending on increasing of  heat storage systems usage. This study is based on thermal storage materials analysis and evaluation of datas obtained  analysis results. Definition of thermal storage model, thermal storage isolation material, heat transfer fluid and thermal storage material is necessary before analysis doesn't  begin. Thermal storage model is designed according to literature in Catia V5 program as stainless steel and consists of stainless steel because of its high melting point. Basalt glass is chosen as heat storage material as a kind of basaltic rocks. As to this study, heat storage with basalt glass becomes in nearly 901,5 K as average temperature. Air is chosen as heat transfer fluid because both air is appropriate  for  storing in high temperatures and it is abundant. Ceramic wool is defined as heat insulation material because of resistance in high temperature. After all the heat storage components is designed and determined  in Catia V5 program, it is ready for analysis in Ansys. it observes that amount of heat storage is approximately 13,57 kWh. In this study, it has been observed that Basalt glass can be used as an alternative material for heat storage at high temperatures. The results obtained are compared with the studies in the literature and it is concluded that the system is compatible.