Isı Geri Kazanım Tanklarında Cam Yünü Uygulamasının Termal İncelenmesi

Year 2016, Volume: 37 (2016): Special Issue II, 139 - 150, 26.11.2016

Mustafa Özdemir Korhan Ökten

Abstract

Özet. Günümüzde, teknolojinin gelişimine paralel olarak enerji tüketiminde önemli artışlar söz konusudur. Oluşan tüketimi karşılamak amacıyla fosil yakıtlara olan bağımlılık artmaktadır. Bu kaynakların kullanımından oluşan salınım, sera etkisi yaratarak küresel ısınmaya sebep olmaktadır. Literatür incelendiğinde genellikle rüzgâr ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönelik çalışmalar ön plana çıkmaktadır. Bunun yanı sıra üretilen enerjiden maximum verim elde edilmesi de literatürde önemli bir yer tutmaktadır. Enerjinin verimli kullanımını sağlamak için atık ısının veya yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisi gibi sadece belli bir zaman periyodunda var olan ısının depolanması gerekmektedir. Bunun için ısıl kapasitesi yüksek olan su yaygın olarak depolama kütlesi olarak kullanılmaktadır. Suyun yoğunluğu sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Bu yüzden ısıtma ve soğutma sırasında sıcaklığı değişen su, depo içinde taşınım akımlarına maruz kalmaktadır. Bu durum ilk bakışta ısı geçişi için avantajlı olarak görülse de, sıcaklık gradyeni, ısı geçişinden dolayı azaldığı için ısının depodan geri kazanımı daha düşük bir sıcaklıkta gerçekleşmektedir. Bu çalışmada konveksiyon akımlarının engellenmesi ve çekilen ısının daha yüksek sıcaklıklarda alınması amaçlanmıştır. Bunun için su emdirilmiş cam yünü, depo donatısı olarak kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre su emdirilmiş cam yünü kütlesinin katı gibi davrandığı gözlemlenmiştir. Bu durum iç enerjinin, cam yünü olmayan depoya göre cam yünlü depo donatısında daha yüksek sıcaklıkta geri alınmasını sağlamıştır. Diğer taraftan, depolanan enerji miktarında azalma olduğu ve ısı geçişinin yavaşladığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Isı transferi, Termal enerji depolama, Konveksiyon, Termal katmanlaşma

 

Abstract. Today, there is a significant increment in energy consumption in parallel with development of technology. To supply the consumption, dependency on fossil fuels have increased and emissions, which occur with used fossil fuels, crate greenhouse effect and cause global warming. When literatures are exanimated, generally, it is emphasized using renewable energy sources such as wind and solar energy. Besides, maximum efficiency obtained from produced energy, plays significant role in literature. In order to use energy efficiently, waste heat and solar energy, renewable energy sources which exist only for a certain period of time, should be stored. For this, water, which has a high thermal capacity, is commonly used as storage mass. Density of the water varies depending upon temperature. Therefore, the water of which temperature vary in the course of heating and cooling, is exposed to convections currents in the storage and accelerates its heat transfer. Even though this may seem advantageous at first, as the temperature gradient is decrease due to heat exchange, the heat recovery from the storage occurs at lower temperatures.This study aims to prevent convections currents and to obtain covered heat at higher temperature. Therefore, fibreglass impregnated with water is used as tank equipment. According to the results, fibreglass impregnated with water acts like a solid body. This situation provided that heat retrieves from thermal tank with fibreglass at higher temperatures than thermal tank without fibreglass. However, it was observed that there is a decreasing in the amount of stored energy, and the heat transfer rate decelerates.

Keywords: Heat transfer, Thermal energy storage, Convection, Thermal stratification