Trapez Yutucu Plakalı Bir Havalı Güneş Kolektörünün Deneysel Tasarımı ve Sayısal Analizi
Experimental Design and Numerical Analysis of a Trapezoidal Absorber Plate Air Solar Collector
Yazar: Alıç, Erdem; Daş, Mehmet
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Air solar collector,Computational Fluid Dynamics,Outlet temperature,Renewable energy ; Havalı güneş kolektörü,,Hesaplamalı akışkanlar dinamiği,Çıkış sıcaklığı,Yenilenebilir enerji

Yenilenebilir enerji, özellikle güneş enerjisi eski çağlardan bu yana gıda ve ürün kurutmada önemli rol oynamaktadır. Güneş enerjisi ile kurutmada da her geçen gün verim artırıcı yeni çözümler üretilmektedir. Bunlardan biri de havalı güneş kolektörüleri (HGK) için en iyi çalışma şartların geliştirilmesidir. Bu makalede, özellikle gıda ürünü kurutması için geliştirilen hava ısıtmalı güneş kolektörlerinin hesaplamalı akışkan dinamiği (HAD) analizi sunulmaktadır. HAD analizi ANSYS FLUENT R18.1 ile yapılmıştır. Bu analizde ANSYS FLUENT R18.1'in radyasyon hesaplama arayüzü iletişim kutusu kullanılmıştır. Bu arayüzün özelliği, bir güneş ışını izleme algoritması kullanmasıdır. Bu algoritma ile HGK üzerine düşen ve topladığı ışınımı değeri hesaplanmıştır. HAD analizi Elâzığ iklim koşullarında gerçekleştirilen bir HGK için yapılmıştır. HGK’nın modeli 800 * 1400 *150 mm düz bir plaka olmasına rağmen, güneş emici plaka kısmı trapezdir. Trapez sac güneş emiciliği yüksek (0,95) malzemelerden seçilmiştir ve trapez sacın alt kısmı iyice yalıtılmıştır. HGK’da 800*1400*4 mm ölçülerinde şeffaf düz cam kullanılmıştır. Kolektör tek geçişli, zorlanmış taşınımlı ve azimut açısına (42° Güney-Doğu) göre sabitlenmiştir. Analizlerde iş akışkanı olarak hava kullanılmıştır. HGK değişen hava debilerinde günün belirli saatlerinde (9.00-10.00-11.00 …-16.00) test edilmiş ve modellenmiştir. Sayısal modelin çözüm ağ yapısı istatistikleri verilmiştir. Analiz zamandan bağımsızdır. Sadece belirli bir saat için analiz gerçekleştirilmiştir. Her saat dilimi için ayrı analiz yapılmıştır. Deney sonuçları sayısal analizlerle karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda sabit HGK için günün bazı saatlerinde Elazığ iklim şartlarının güneşlenme faktörleri belirlenmiştir. HGK içerisinde gerçekleşen hava akış hareketleri ve kolektör üzerindeki sıcaklık dağılımı gösterilmiştir. Sonuç olarak sayısal analiz ile güneş kolektörünün 3 boyutlu (3B) modellemesi gerçekleştirilmiş ve HGK çıkış sıcaklığı için % 1'den az hata ile çözümlenmiştir.

Renewable energy, especially solar energy is an important role in drying any product ever since ancient times. With each passing day, new efficiency-increasing solutions are produced in solar drying. One of them is the development of the most suitable operating conditions for air solar collectors (SAC). This paper attempts to present a computational fluid dynamics (CFD) simulation of solar collectors developed especially, for food product drying. The CFD analysis study was conducted for a solar air collector (SAC) performed under ELAZIG weather conditions. The radiation dialog box interface of ANSYS FLUENT R18.1 was used for this study. The feature of this interface is that it uses a solar ray-tracing algorithm. With this algorithm, the value of radiation falling on HGK and collected by HGK was calculated. Although the solar collector model is a flat plate, its solar absorbing part is trapezoidal. It’s plate dimension 800 *1400*4 mm. It’s transparent glass plate dimension 800*1400*150 mm. The trapezoidal sheet was chosen from materials with high solar absorption (0.95) and its bottom surface was insulated. The collector used air as its working fluid. The collector is single pass, forced convection and fixed according to the azimuth angle (42 ° South-East). The mesh statistics of the numerical model was given. The analysis was steady state. The analysis was performed for a specific time only. A separate analysis was made for each time zone. Collector was experimental tested and modeled at varying mass flows and at different hours (9:00-10:00-11:00…-16:00) on the day. The airflow movements in the collector and the temperature distribution on the collector were shown. In numerical analysis, the 3D model of the solar collector was drawn and modeled with less than 1% error for outlet temperature.