Güneş Kollektörlerinde Elips Kesitli Boru Kullanımının İncelenmesi

Year 2024, , 1 - 13, 15.03.2024

Volkan Hamdemir , Muhammed Arslan Omar

https://doi.org/10.31466/kfbd.1255722

Abstract

Güneş enerjisi sıcak su üretimi, ısı enerjisi üretimi, elektrik enerjisi gibi farklı alanlarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Güneş enerjisinden faydalanmak için kullanılan termal güneş kollektörleri enerji üretiminde oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Sıcak su üreten güneş enerji sistemlerinde yüksek verim elde etmek için birçok yöntem bulunmaktadır. Bu çalışmada termal güneş kollektörlerinde verimi artırmak için güneş enerjili su ısıtma sistemlerinde farklı şekillere sahip akışkan borularının etkisi incelenmiştir. Bu amaçla soğurucu plakaya temas eden dairesel kesitli boru yerine elips kesitli boru kullanılarak soğurucu plakaya temas eden yüzey alanı arttırılmış ve artırılan temas yüzeyinin etkisi araştırılmıştır. Analizler ANSYS Fluent yazılımında yapılarak elips kesitli boruda su sıcaklığının dairesel kesitli boruya oranla daha yüksek olduğu görülmüştür. Elips şeklindeki borudaki suyun çıkış sıcaklığı 304,16 K iken dairesel kesitli boruda suyun çıkış sıcaklığı 296,082 K bulunmuştur. Elips boru kesitli güneş kollektörününde verim değerinin, dairesel boru kesitli güneş kollektöründen %8,078 daha yüksek olduğu bulunmuştur.

Keywords

Güneş kollektörü, Verim arttırma, Yenilenebilir enerji, Dairesel boru, Elips boru.

Investigation of the Effect of Using Ellipse Section Pipe on Efficiency in Solar Collectors

Abstract

Solar energy is widely used in energy production systems such as hot water, heat energy, and electricity production. Thermal solar collectors, which are used to benefit from solar energy, have a very important place in energy production. There are many methods to achieve high efficiency in solar energy systems that produce hot water. In this study, the effect of fluid pipes of different shapes on the efficiency of solar water heating systems was investigated in order to increase the efficiency of thermal solar collectors. For this purpose, the surface area in contact with the plate was increased by using an elliptical tube instead of a circular tube in connection with the absorber plate, and the effect of the increased contact surface on the efficiency was investigated. The analyzes were made in the ANSYS Fluent software and it was observed that the water temperature in the elliptical section pipe was higher than the circular section pipe. While the outlet temperature of the water in the elliptical pipe is 304.16 K, the outlet temperature of the water in the circular pipe is 296.082 K. It has been observed that the efficiency value of the solar collector with elliptical pipe section has 8.078% higher efficiency than the efficiency of the solar collector with circular pipe section.

Keywords

Solar collector, Efficiency increasing, Alternative energy, Circular tube, Elliptical tube

References

• Acar, B., Öz, E. S., ve Gedik, E. (2008). Ayrık ve birleşik ısı borulu kollektör verimlerinin deneysel olarak incelenmesi. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23(2).
• Aktaş, M. (2009). Güneş enerjili sistemlerde ısı değiştirici yüzeyin ve akışın ısıl performans üzerindeki etkileri. Politeknik Dergisi, 12(4), 243-246.
• Assari, M., Tabrizi, H. B., and Jafari, I. (2011). Experimental and theoretical investigation of dual purpose solar collector. Solar Energy, 85(3), 601-608.
• Dağ, H. (2005). Güneş enerji sistemlerinde kullanılan dairesel borulu kollektör ile oval borulu kollektörlerin deneysel incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 44-69.
• Ekici, Ö. (2018). Silindirik bir güneş damıtma sisteminin iç hazne yüksekliğinin damıtım miktarına etkisinin sayısal olarak incelenmesi. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 38(1), 1-10.
• Emin, E., Çakmak, G., Argunhan, Z., and Yildiz, C. (2017). Experimental ınvestigation of solar stills integrated with solar water heating collectors. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 37(2), 97-107.
• Fiuk, J. J., and Dutkowski, K. (2019). Experimental investigations on thermal efficiency of a prototype passive solar air collector with wavelike baffles. Solar Energy, 188, 495-506.
• Gedik, E., Keçebaş, A., ve Etem, Ö. (2008). Havalı güneş kolektörlerinde farklı tip emici plakaların performansa olan etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23(4).
• Güven, A. F., and Poyraz, E. (2021). Feasibility Study and Techno-Economic Analysis of Stand-Alone Hybrid Energy System for Muğla Province Köyceğiz. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 11(1), 70-85.
• Güven, A. F., ve Yörükeren, N. Bir Hibrit Enerji Sisteminin Parçacık Sürüsü Optimizasyon Algoritmaları-Genetik Algoritmalar ve Gri Kurt Optimizasyon Algoritmaları Tekniği ile Enerji Yönetimi ve Optimizasyonu: Yalova Üniversitesi için bir vaka çalışması. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 12(2), 853-879.
• Kaan, Ö. (2006). Düzlemsel kollektörlerde performans arttırma yöntemlerinin deneysel olarak incelenmesi ve maliyet analizi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Süleyman Demirel Üniversitesi.
• Karabaş, A., ve Mengi, O. Ö. (2019). Fotovoltaik Güneş Panelleri için farklı MGNİ Teknikleri kullanılarak Bir Şarj Regülatörünün Performansının İncelenmesi ve Karşılaştırılması. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 9(1), 152-175.
• Maldonado, R., Huerta, E., Corona, J., Ceh, O., Leon, A., and Henandez, I. (2014). Design and construction of a solar flat collector for social housing in México. Energy Procedia, 57, 2159-2166.
• Omar, M. A. (2022). Investigation of burners used in wall-hung combi-boilers: a comparative and CFD study. Environmental Engineering & Management Journal (EEMJ), 21(12).
• Omar, M. A., & Altinişik, K. (2016). Simulation of hydrogen production system with hybrid solar collector. International Journal of Hydrogen Energy, 41(30), 12836-12841.
• Omar, M. A., Altınışık, K. & Reşitoğlu, İ. A. (2015). Development of semi-spherical porous metal matrix burner for combies (Kombiler için yarı küresel gözenekli metal matris yakıcının geliştirilmesi). Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi-Journal Of Thermal Science And Technology, 35 (2) , 137-143.
• Omar, M.A. (2023), Comparison of Central and Individual Heating Systems Used for Heating Housings. Türk Doğa ve Fen Dergisi, 12(2): p. 8-16.
• Othan, O. & Omar, M. A. (2023). Bir hastane için iki farklı birleşik ısı ve güç sisteminin termo-ekonomik incelemesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38 (3) , 1467-1480 .
• Özkaya, M. G., Variyenli, H. İ., ve Korkmaz, M. (2007). Düzlemsel güneş kollektörlerinde farklı profillerdeki emici plakaların deneysel incelenmesi. Politeknik Dergisi, 10(2), 173-177.
• Shelke, V., & Patil, C. (2015). Analyze the effect of variations in shape of tubes for flat plate solar water heater. International Journal of Scientific Engineering and Research (IJSER), 3(4), 118-124.
• Taze, G. (2010). Düz güneş kollektörü verimini etkileyen bazı parametrelerin deneysel incelenmesi. Kırıkkale Üniversitesi.
• Terhan, M., Özağdaş, E. & Omar, M. A. (2023). Ekonomizer, yoğuşmalı ekonomizer ve hava ön ısıtıcı tasarımları ile atık ısı geri kazanımının enerji ve ekonomik değerlendirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38 (4) , 2521-2536.
• Yılancı, A., Atalay, Ö., Koçar, G., ve Eryaşar, A. (2019). Dinamik test metodu ile bir güneş kollektörünün ısıl performansının belirlenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(4), 417-422.
• Yıldız, A., Gürlek, G., Güngör, A., ve Özbalta, N. (2002). Alüminyum ve bakır borulu güneş kollektörlerinin enerji ve ekserji verimlerinin deneysel karşılaştırılması. Mühendis ve Makina, 48(569 s 4).