Experimental Investigation of Using Waste Vegetable Oil as Working Fluid in Thermosiphon Type Heat Pipe for Solar Water Heating Systems

Abstract

Wastes released into the environment in an uncontrolled manner harm the environment and human health. One of these wastes is used vegetable waste oils. Especially, leaving/disposing of vegetable oils to the environment after frying by not collecting them separately from other wastes causes significant environmental problems. Like other waste oils, it is possible to recover vegetable waste oils by passing through various chemical and/or biological stages without harming the environment. For this, the usability of vegetable waste oil instead of the water used as the traditional working fluid in the two-phase closed hermosyphon type heat pipe used in solar water heating systems has been experimentally investigated. The working fluid in the thermosyphon type heat pipes is in two phases at the same time, liquid and gas, and carries the heat from the lower end to the upper end. Thus, a heat transfer is provided between two different environments. Thermosyphons can be used for heating as well as for cooling. In this study, a thermosiphon type heat pipe placed in a vacuum glass tube was used to heat 400 ml of water in a tank. In the experiments carried out under laboratory conditions, light energy from an incandescent lamp was used instead of solar energy as an energy source. As the working fluid, 13 ml of vegetable waste oil was placed in up to 30% of the evaporator volume of the thermosyphon. As a result of the experiments conducted in the form of solar simulation and limited to 3 hours, the efficiency of the system was calculated as 33%.

Keywords

• Solar energy
• Water heating
• Thermosyphon
• Waste vegetable oil
• Efficiency

Güneş Enerjili Su Isıtma Sistemleri İçin Termosifon Tip Isı Borusunda Çalışma Akışkanı Olarak Bitkisel Atık Yağ Kullanımının Deneysel İncelenmesi

Öz

Kontrolsüz bir şekilde çevreye bırakılan atıklar, çevre ve insan sağlığına zarar vermektedir. Bu atıklardan birisi de kullanılmış bitkisel atık yağlardır. Özellikle bitkisel yağların kızartma sonrasında diğer atıklardan ayrı toplanmayarak çevreye bırakılması/atılması önemli çevresel sorunlara neden olmaktadır. Diğer atık yağlar gibi bitkisel atık yağların da çevreye zarar vermeden kimyasal ve/veya biyolojik çeşitli aşamalardan geçirilerek geri kazanımı mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada bitkisel atık yağın herhangi bir aşamadan geçirilmeden farklı bir şekilde değerlendirilebilmesi amaçlanmıştır. Bunun için güneş enerjili su ısıtma sistemlerinde kullanılan iki fazlı kapalı termosifon tip ısı borusunda geleneksel çalışma akışkanı olarak kullanılan suyun yerine bitkisel atık yağın kullanılabilirliği deneysel olarak incelenmiştir. Termosifon tip ısı boruları içindeki çalışma akışkanı sıvı ve gaz olmak üzere aynı anda iki fazda olmakta ve alt ucundan aldığı ısıyı üst ucuna taşımaktadır. Böylece iki farklı ortam arasında bir ısı transferi sağlanmaktadır. Termosifonlar ısıtma amaçlı kullanılabileceği gibi soğutma amaçlı da kullanılabilir. Bu çalışmada vakumlu cam tüp içerisine yerleştirilen termosifon tip ısı borusu bir depo içerisindeki 400ml hacimdeki suyun ısıtılması için kullanılmıştır. Laboratuvar şartlarında gerçekleştirilen deneylerde enerji kaynağı olarak güneş enerjisi yerine akkor bir lambadan sağlanan ışık enerjisinden yararlanılmıştır. Termosifonun buharlaştırıcı hacminin %30’u kadarına çalışma akışkanı olarak 13ml bitkisel atık yağ konulmuştur. Güneş simülasyonu şeklinde yapılan ve 3 saat ile sınırlandırılan deneyler sonucunda sistemin verimi %33 olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Güneş enerjisi
• Su ısıtma
• Termosifon
• Bitkisel atık yağ
• Verim

Kaynakça

1. (2022) TESİSAT website. [Online]. Available: https://www.tesisat.org/duz-yuzeyli-gunes-enerjisi-kollektorleri.html.
2. (2022) BOYLERİST website. [Online]. Available: https://www.boyler.ist/magaza/vakumlu-gunes-enerji-sistemi/
3. (2022) YENİLENEBİLİR YAŞAM website. [Online]. Available: http://yenilenebiliryasam.com/2011/05/gunes-enerjisi-ile-su-istma-sistemleri.html
4. Ozbas, E., 2019. Experimental study of thermal performance and pressure differences of different working fluids in two-phase closed thermosyphons using solar energy. Journal of Polytechnic 22 (1); 121-128.
5. Ozbas, E., Selimli, S., Ozkaymak, M., Frej, A.S.S., 2021. Evaluation of Internal Structure Modifications Effect of Two-Phase Closed Thermosyphon on Performance: An Experimental Study. Solar Energy 224, 1326-1332.
6. (2022) KRİSTAL website. [Online]. Available: https://www.kristalyaglari.com/bitkisel-atik-yaglarin-geri-donusumu-nasil-yapilir
7. (2022) ÇEVREMÜHENDİSLİĞİ website. [Online]. Available: https://cevremuhendisligi.org/index.php/sifir-atik/957-bitkisel-atik-yaglarin-geri-kazanimi