SICAK SU TANKLARINDA YALITIM KALINLIĞININ ISIL KATMANLAŞMAYA ETKİSİ

Isıl enerji depolama amacı ile kullanılan sıcak su tanklarının veriminin artırılmasında ele alınması gereken önemli etkenlerden bir tanesi ısıl katmanlaşmadır. Tank tabanındaki suyun daha düşük sıcaklıkta olması, ısıtılmak üzere gönderilen soğuk suyun ısı kaynağının enerjisinden daha fazla faydalanmasını sağlayarak sistemin veriminine olumlu katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada tank dış yüzeyindeki yalıtım kalınlığının ve tank çapının boyuna oranının (D/H) tank içerisindeki ısıl katmanlaşmaya olan etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal analizler çap/boy oranının D/H=0,3-1 aralığında yalıtım kalınlığının sabit ve değişken olması koşulları için gerçekleştirilmiştir. Isı depolama akışkanı olarak su kullanılmış ve analiz sonuçları sekiz saatlik soğuma periyodu için elde edilmiştir. Sayısal sonuçlar yalıtım kalınlığının değiştirilmesi ile birlikte D/H=0,3-1 aralığındaki çap/boy oranları için tank alt ve üst yüzeylerindeki sıcaklık farkının 7-9°C arasında arttığını göstermiştir.

Anahtar Kelimeler:

Doğal konveksiyon, Isıl katmanlaşma, Sıcak su tankı

PDF

___

[1] Y. M. Han, R. Z. Wang, and Y. J. Dai, “Thermal stratification within the water tank,” Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009.
[2] D. Erdemir and N. Altuntop, “Improved thermal stratification with obstacles placed inside the vertical mantled hot water tanks,” Appl. Therm. Eng., vol. 100, pp. 20–29, 2016.
[3] E. García-Marí, M. Gasque, R. P. Gutiérrez-Colomer, F. Ibáñez, and P. González-Altozano, “A new inlet device that enhances thermal stratification during charging in a hot water storage tank,” Appl. Therm. Eng., vol. 61, no. 2, pp. 663–669, 2013.
[4] N. Altuntop, M. Arslan, V. Ozceyhan, and M. Kanoglu, “Effect of obstacles on thermal stratification in hot water storage tanks,” Appl. Therm. Eng., vol. 25, no. 14, pp. 2285–2298, 2005.
[5] A. Bouhdjar and A. Harhad, “Numerical analysis of transient mixed convection flow in storage tank: influence of fluid properties and aspect ratios on stratification,” Renew. Energy, vol. 25, no. 4, pp. 555–567, 2002.
[6] D. Erdemir and N. Altuntop, “Improved thermal stratification with obstacles placed inside the vertical mantled hot water tanks,” Appl. Therm. Eng., vol. 100, pp. 20–29, 2016.
[7] Z. Yang, H. Chen, L. Wang, Y. Sheng, and Y. Wang, “Comparative study of the influences of different water tank shapes on thermal energy storage capacity and thermal stratification,” Renew. Energy, vol. 85, pp. 31–44, 2016.
[8] E. Kaloudis, D. G. E. Grigoriadis, E. Papanicolaou, and T. Panidis, “Large eddy simulations of turbulent mixed convection in the charging of a rectangular thermal storage tank,” Int. J. Heat Fluid Flow, vol. 44, pp. 776–791, 2013.
[9] J. D. Chung, S. H. Cho, C. S. Tae, and H. Yoo, “The effect of diffuser configuration on thermal stratification in a rectangular storage tank,” Renew. Energy, vol. 33, no. 10, pp. 2236–2245, 2008.
[10] ANSYS, “ANSYS Fluent Theory Guide,” vol. 15317, no. November, p. 514, 2013.