Düşey Mantolu Sıcak Su Tanklarının Isıl Performanslarının Enerji Yükleme ve Boşaltma Periyotlarında Deneysel Olarak İncelenmesi

Sıcak su tankları ısıl enerji depolamanın yaygın kullanılan metotlarından biridir. Bu çalışmada; güneş enerjili sıcak su ve diğer muhtelif sıcak su elde etme sistemlerinde yaygın bir şekilde kullanılan düşey mantolu sıcak su tanklarının ısıl performansları deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada 450 litrelik bir düşey mantolu sıcak su tankı için enerji yükleme ve boşaltma periyotlarındaki sıcaklık tabakalaşması farklı çalışma koşullarında araştırılmıştır. Manto giriş sıcaklığı 50, 60 ve 70 °C, manto debisi 2.5, 5 ve 7.5 l/dk ve şebeke debisi 5, 10 ve 15 l/dk olarak alınmıştır. Deneyler sırasında şebeke giriş sıcaklığı ve ortam sıcaklığı sabit kalmıştır. Deneylerde ilk olarak 3 saatlik süre boyunca enerji yükleme periyodu gerçekleştirilmiştir. Ardından ise kullanım suyu çıkış sıcaklığı 30 °C’ye düşene kadar enerji boşaltma periyodu gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonucunda; farklı işletme şartlarında tank içerisindeki sıcaklıkların zamanla değişim davranışı yaklaşık olarak aynı olduğu görülmüştür. Ayrıca, tanktan edilen sıcak miktarı üzerinde, şebeke giriş debisinin önemli bir etkiye sahip olduğu ve artan her 5 l/dk debinin elde edilen sıcak su miktarını yaklaşık 20 litre düşürdüğü gözlemlenmiştir.

Experimental Investigation of Thermal Performance of Vertical Mantled Hot Water Tanks in Energy Charging and Discharging Period

Hot water tanks are one of the common methods of thermal energy storage. In this study, the thermal performance of vertical hot water tanks which are widely used in solar domestic hot water systems and various other hot water obtaining systems are investigated experimentally. In this study, the temperature stratification for a 450-liter vertical mantled hot water tank was investigated under different operating conditions during the energy charging and discharging periods. Mantle inlet temperature was 50, 60 and 70 ° C, mantle flow rate was 2.5, 5 and 7.5 l / min and main line flow rate is 5, 10 and 15 l / min. Main line inlet and ambient temperatures remained constant. During the experiments, the energy charging period was carried out for 3 hours. Then the energy ing period was carried out until the domestic water outlet temperature decreased to 30 ° C. As a result of the study; it was found that the temperature distribution changing behavior was approximately the same in different operating conditions. Furthermore, it was seen that main line inlet flow rate has a significant effect on the amount of hot water from the tank. When main line flow rate increased 5l/min, the amount of hot water obtained from the tank decreased nearly 20 liters.

Kaynakça

Acar, C. (2018). "A comprehensive evaluation of energy storage options for better sustainability." International Journal of Energy Research 0(0).

Arslan, M. and A. A. Igci (2015). "Thermal performance of a vertical solar hot water storage tank with a mantle heat exchanger depending on the discharging operation parameters." Solar Energy 116: 184-204.

Assari, M. R., H. Basirat Tabrizi and M. Savadkohy (2018). "Numerical and experimental study of inlet-outlet locations effect in horizontal storage tank of solar water heater." Sustainable Energy Technologies and Assessments 25: 181-190.

Bouhal, T., S. Fertahi, Y. Agrouaz, T. El Rhafiki, T. Kousksou and A. Jamil (2017). "Numerical modeling and optimization of thermal stratification in solar hot water storage tanks for domestic applications: CFD study." Solar Energy 157: 441-455.

Chandra, Y. P. and T. Matuska (2019). "Stratification analysis of domestic hot water storage tanks: A comprehensive review." Energy and Buildings.

Dehghan, A. A. and A. Barzegar (2011). "Thermal performance behavior of a domestic hot water solar storage tank during consumption operation." Energy Conversion and Management 52(1): 468-476.

Deng, J., S. Furbo, W. Kong and J. Fan (2018). "Thermal performance assessment and improvement of a solar domestic hot water tank with PCM in the mantle." Energy and Buildings 172: 10-21.

Dincer, I. and M. A. Rosen (2011). Thermal Energy Storage Systems and Applications, Wiley and Sons, Ltd., Publication.

Dragsted, J., S. Furbo, M. Dannemand and F. Bava (2017). "Thermal stratification built up in hot water tank with different inlet stratifiers." Solar Energy 147: 414-425.

Erdemir, D. and N. Altuntop (2016). "Effect of thermal stratification on energy and exergy in vertical mantled heat exchanger." International Journal of Exergy 20(1): 105-121.

Erdemir, D. and N. Altuntop (2016). "Improved thermal stratification with obstacles placed inside the vertical mantled hot water tanks." Applied Thermal Engineering 100: 20-29.

Fan, J. and S. Furbo (2012). "Thermal stratification in a hot water tank established by heat loss from the tank." Solar Energy 86(11): 3460-3469.

Fan, J., S. Furbo and H. Yue (2015). "Development of a Hot Water Tank Simulation Program with Improved Prediction of Thermal Stratification in the Tank." Energy Procedia 70: 193-202.

Fertahi, S. e.-D. n., A. Jamil and A. Benbassou (2018). "Review on Solar Thermal Stratified Storage Tanks (STSST): Insight on stratification studies and efficiency indicators." Solar Energy 176: 126-145.

Kenjo, L., C. Inard and D. Caccavelli (2007). "Experimental and numerical study of thermal stratification in a mantle tank of a solar domestic hot water system." Applied Thermal Engineering 27(11): 1986-1995.

Kurşun, B. (2018). "Thermal stratification enhancement in cylindrical and rectangular hot water tanks with truncated cone and pyramid shaped insulation geometry." Solar Energy 169: 512-525.

Kurşun, B. and K. Ökten (2016). "Sıcak Su Tanklarında Yalıtım Kalınlığının Isıl Katmanlaşmaya Etkisi." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6(1): 105-115.

Kurşun, B. and K. Ökten (2018). "Effect of rectangular hot water tank position and aspect ratio on thermal stratification enhancement." Renewable Energy 116: 639-646.

Zachár, A. (2015). "Investigation of a new helical flow distributor design to extract thermal energy from hot water storage tanks." International Journal of Heat and Mass Transfer 80: 844-857.

Kaynak Göster

Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi
  • ISSN: 1308-5514
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2009

2b1.2b