Nanoakışkan Kullanılan Güneş Kolektörünün Teorik Modellenmesi ve Farklı Çalışma Koşullarındaki Enerji ve Ekserji Analizi
Bu çalışmada güneşten ısıl enerji üretmemizi sağlayan güneş kolektörünün teorikmodellemesi yapılmıştır. Güneş kolektöründe temel ısı transfer akışkanı olarak kullanılan suya farklı konsantrasyon oranlarında nanopartiküller (Cu, CuO, Al2O3,TiO2, SiO2) eklenerek farklı nanoakışkanlar elde edilmiştir. Bu nanoakışkanlarınfarklı konsantrasyon oranlarında ve farklı debilerde güneş kolektörü içerisindekullanılmasının güneş kolektörünün ısıl ve ekserjetik performansına olan etkileriincelenmiştir. 0,048 kg/s kütlesel debiye ve 0,04 konsantrasyon oranın da Cu nanopartiküle sahip nanoakışkanın kullanılması ile ısı transfer akışkanı olarak suyunkullanıldığı duruma göre kolektör ısıl veriminde %1,65 oranında azalma, ekserjiveriminde ise %1,59 oranında artış olduğu tespit edilmiştir. Yapılan teorik analizlersonucunda, temel ısı transferi akışkanı olan suya nanopartikül eklenmesinin ısılverimi ve entropi üretimini azaltırken ekserji verimini arttırdığı tespit edilmiştir.
Theoretical Modeling of a Solar Collector Used with Nanofluid and, Energy and Exergy Analysis in Different Working Conditions
In this study, the theoretical modeling of the solar collector that enables us to generate thermal energy from the sun has been made. Different nanofluids were obtained by adding nanoparticles (Cu, CuO, Al2 O3 , TiO2 , SiO2 ) in different concentration ratios to the water used as the main heat transfer fluid in the solar collector. The effects of using these nanofluids at different concentration ratios and different flow rates in solar collectors were investigated on the thermal and exergetic performance of the solar collector. With the use of nanofluid with 0.048 kg/s mass flow rate and Cu nanoparticle at a concentration of 0.04, it was determined that there was a decrease of 1.65% in the collector thermal efficiency and an increase of 1.59% in the exergy efficiency compared to the use of water as the heat transfer fluid. As a result of the theoretical analysis, it has been determined that adding nanoparticles to water, which is the main heat transfer fluid, decreases the thermal efficiency and entropy generation while increasing the exergy efficiency.
___
- [1] Mahian, O., Kianifar, A., Sahin, A.Z., Wongwises, S., “Performance Analysis of a Minichannel-Based Solar Collector Using Different Nanofluids”, Energy Conversion and Management, 88, 129–138, 2014.
- [2] Yousefia, T., Veysia, F., Shojaeizadeha, E., Zinadinib, S., “An Experimental Investigation on the Effect of Al2 O3 -H2 O Nanofluid on the Efficiency of Flat-Plate Solar Collectors”, Renewable Energy, 39, 293-298, 2012.
- [3] Tyagi, H., Phelan, P., Prasher, R., “Predicted Efficiency of a Low-Temperature Nanofluid- Based Direct Absorption Solar Collector”, Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 131, November 2009.
- [4] Yousefi, T., Veisy, F., Shojaeizadeh, E., Zinadini, S., “An Experimental Investigation on the Effect of MWCNT-H2 O Nanofluid on the Efficiency of Flat-Plate Solar Collectors”, Experimental Thermal and Fluid Science, 39, 207–212, 2012.
- [5] Farahat, S., Sarhaddi, F., Ajam, H., “Exergetic Optimization of Flat Plate Solar Collectors”, Renewable Energy, 34, 1169–1174, 2009.
- [6] Jamal-Abad, M.T., Zamzamian, A., Imani, E., Mansouri, M., “Experimental Study of the Performance of a Flat-Plate Collector Using Cu–Water Nanofluid”, Journal of Thermophysics and Heat Transfer, DOI:10.2514/1. T4074, August 2013.
- [7] Faizal, M., Saidur R., Mekhilef, S., Alim, M.A., “Energy, Economic and Environmental Analysis of Metal Oxides Nanofluid for FlatPlate Solar Collector”, Energy Conversion and Management, 76, 162–168, 2013.
- [8] Alima, M.A., Abdin, Z., Saidur, R., Hepbasli, A., Khairul, M.A., Rahim, N.A., “Analyses of Entropy Generation and Pressure Drop for a Conventional Flat Plate Solar Collector Using Different Types of Metal Oxide Nanofluids”, Energy and Buildings, 66, 289–296, 2013.
- [9] Duffie, J.A., Beckman, W.A., “Solar Engineering of Thermal Processes”, 4th ed., John Wiley and Sons, 2013.
- [10] Kalogirou, S.A., “Solar Energy Engineering Processes and Systems”, 2th ed., Elsevier, 2014.
- [11] Çengel, Y.A., 2011, Isı ve Kütle Transferi, (Çev. V. Tanyıldızı, İ. Dağtekin), İzmir Güven Kitapevi, İzmir, 879s.
- [12] Incropera, F.P., and De Witt, D.P., 2006, Isı ve Kütle Geçisinin Temelleri, (Çev. T. Derbentli, O. F. Genceli, A. Güngör, A. Hepbaslı, Z. İlken, N. Özbalta, F. Özgüç, C. Parmaksızoğlu ve Y. Uralcan), Literatür Yayıncılık, İstanbul, 960s.
- [13] Bellos, E. and Tzivanidis, C., “Parametric Analysis and Optimization of an Organic Rankine Cycle With Nanofluid Based Solar Parabolic Trough Collectors”, Renewable Energy, 114, 1376-1393, 2017.
- [14] Bejan, A., “Entropy Generation Minimization: The Method of Thermodynamic Optimization of Finite-Size Systems and Finite-Time Processes”, vol. 2, CRC PressLLC, 1996.
- [15] Jafarkazemi, F. and Ahmadifard, E., “Energetic and Exergetic Evaluation of Flat Plate Solar Collectors”, Renewable Energy, 56, 55-63, 2013.
- ISSN: 1300-3399
- Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
- Başlangıç: 1993
- Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Sayıdaki Diğer Makaleler
ç Bölmelere Sahip Havalı Bir Güneş Kolektörünün Deneysel Olarak İncelenmesi
Doğan Burak SAYDAM, Ertaç HÜRDOĞAN, ERTAÇ HÜRDOĞAN, COŞKUN ÖZALP
Sibel MENTEŞE, Gülçin ÖZCAN ATEŞ, Müge AYDIN, Müşerref TATMAN OTKUN
Yatay Toprak Kaynaklı Isı Pompası Sisteminin Sivas Şartlarında Ekserji Veriminin Belirlenmesi
Mustafa CANER, Netice DUMAN, Ertan BUYRUK, Ferhat KILINÇ, Halil İbrahim ACAR