The Effect on Performance of the Salt Gradient Zone of the Solar Pond

Öz

In this study, a solar pond of surface area 4 m2 and depth 1.5 m is considered and the effect of the salt gradient zone with insulated side walls on the heat performance of the solar pond was investigated. Salt gradient zone is transparent and non-convective zone which was formed by stacking of 6 different density brine layers each of 10 cm thickness in decreasing intensity upwards from the heat storage region. The non-convective zone’s thickness and density distributions as much as the transparency of brine layers are important parameters acting on the thermal performance of the pond. To determine this effect, the variation of specific heat as a function of temperature and density of the layer is calculated for various months. Using these parameters, the average monthly rates of heat distribution that is stored in the inner region of the solar pond were determined. As a result, the average monthly rates of heat storage are found to be 11.43 MJ for January, 212.42 MJ for May and 320.95 MJ for August.

Anahtar Kelimeler

• Salt gradient,Solar pond,Solar energy,Heat storage,Heat transfer

Tuz Gradyentli Bölgenin Güneş Havuzunun Performansı Üzerine Etkisi

Öz

Bu çalışmada, yüzey alanı 4 m2, derinliği 1,5 m ve yan duvarları yalıtımlı bir güneş havuzunun tuz gradyentli (eğimli) bölgesinin havuzun ısı performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Tuz eğimli bölge ısı depolama bölgesinden itibaren yukarıya doğru azalan yoğunluklarda 10 cm kalınlığında 6 farklı yoğunluklu tuzlu su tabakasının üst üste yığılmasıyla oluşturulan saydam ve konveksiyonsuz bir bölgedir. Konveksiyonsuz bölgeyi oluşturan tuzlu tabakalarının saydamlığı kadar kalınlığı ve yoğunluk dağılımları da havuzun ısı performansı üzerinde etkili önemli parametrelerdir. Bu etkinin belirlenmesi için, tabakaların sıcaklığa ve yoğunluğa bağlı olarak değişen öz ısıları yılın farklı ayları için hesaplanmıştır. Bu parametrelere göre, havuzun iç bölgelerinde depolanan aylık ortalama ısı dağılım oranları belirlenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, ısı depolama bölgesinin aylık ortalama ısı depolama oranları, Ocak, Mayıs ve Ağustos ayları için sırasıyla, 11,43 MJ, 212,42 MJ ve 320,95 MJ olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Tuz gradyenti,Güneş havuzu,Güneş enerjisi,Isı depolama,Isı transferi

Kaynakça

1. 1. Styris, DL., Harling, OK., Zaworski, RJ., Leshuk, J., 1976. The Nonconvecting Solar Pond Applied to Building and Process Heating, Solar Energy, 18; 3, 245-251.
2. 2. Bozkurt, I., Karakilcik, M., 2015. The Effect of Sunny Area Ratios on the Thermal Performance of Solar Ponds, Energy Conversion and Management, 91; 323-332.
3. 3. Ding, L.C., Akbarzadeh, A., Date, A., 2016. Transient Model to Predict the Performance of Thermoelectric Generators Coupled with Solar Pond. Energy, 103; 271-289.
4. 4. Erden, M., Karakilcik, M., Dincer, I., 2016. Performance Investigation of Hydrogen Production by the Flat-Plate Collectors Assisted by a Solar Pond, International Journal of Hydrogen Energy (In Press, Corrected Proof.) doi:10.1016/j.ijhydene.2016.04.116.
5. 5. Karakilcik, M., Dincer I., Rosen, MA., 2006. Performance Investigation of a Solar Pond, Applied Thermal Engineering, 26; 7, 727-735.
6. 6. Wang, Y.F., Akbarzadeh, A., 1982. A Study of the Transient Behaviour of Solar Ponds. Solar Energy, 7; 12, 1005-1017.
7. 7. Hawlader, M.N.A., 1980. The Influence of the Extinction Coefficient on the Effectiveness of Solar Ponds. Solar Energy, 25; 461-464.
8. 8. Alcaraz, A., Valderrama, C., Cortina, JL., Akbarzadeh, A., 2016. Enhancing the Efficiency of Solar Pond Heat Extraction by Using Both Lateral and Bottom Heat Exchangers. Solar Energy, 134; 82-94.

9. 9. Bansal, PK., Kaushik, ND., 1981. Salt Gradient Stabilized Solar Pond Collector. Energy Conversion and Management, 21; 81-95.
10. 10. Akbarzadeh, A., MacDonald R.W.G., 1982. Introduction of a Passive Method for Salt Replenishment in the Operation of Solar Ponds. Solar Energy, 29; 1, 71-76.
11. 11. Wang, Y.F., Akbarzadeh, A., 1983. A Parametric Study on Solar Ponds, Solar Energy, 30; 6, 555-562.
12. 12. Akbarzadeh, A., 1984. Effect of Sloping Walls on Salt Concentration Profile in a Solar Pond. Solar Energy, 33; 2, 137-141.
13. 13. Cengel, YA., Özışık, M.N., 1984. Solar Radiation Absorption in Solar Ponds, Solar Energy, 33; 6, 581-591.
14. 14. Beniwal, S., Singh, R., Saxena, N.S., Bhandari, R.C., 1987. Thermal Behaviour of Salt Gradient Solar Ponds. J. Phys. D: Appl. Phys., 20; 1067-1071.
15. 15. Karakılçık, M., 1998. Yalıtımlı Prototip Bir Güneş Havuzunun Performansının Saptanması, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Adana.