Parafine Eklenen Farklı Nanopartiküllerin Isıl Performans Üzerine Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 5 Sayı: 2, 134 - 145, 27.08.2020

Nergiz Ülker Hüsamettin Bulut Yunus Demirtaş Gökhan Demircan

https://doi.org/10.46578/humder.739344

Öz

Isı depolama, enerjinin tasarruflu ve verimli kullanılabilmesi için günümüzde araştırmaların üzerine yoğunlaştığı bir konudur. Isı depolamanın bir çeşidi olarak gizli ısıyı depolamada faz değişim maddeleri (FDM) kullanılmaktadır. Ancak, enerji depolamada yaygın olarak kullanılan maddelerden parafinin düşük ısıl iletkenliğe sahip olması önemli bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Bu problemi çözme yöntemlerinden biri parafinde nanopartiküllerin kullanılmasıdır. Yapılan bu deneysel çalışmada parafine %1, %2.5 ve %5 oranlarında MgO, ZnO ve SiO2 nanopartikülleri ekleyerek parafinin şarj ve deşarj işlemleri incelenmiştir. Sonuç olarak, %1 nanopartikül katkısının parafinin ısıl performasına etki etmediği ve ZnO nanopartikülün parafinde şarj ve deşarj işlemlerinde daha iyi performans gösterdiği ve %2.5 kütle oranın daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca nanopartikül katkısının parafinde şarj işleminde erime ve sonrasında veya deşarj işleminde donma ve sonrasında farklı etki ettiği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Gizli Isı Depolama, Parafin, Nanopartikül, MgO, ZnO, SiO2

Destekleyen Kurum

Harran BAP

Proje Numarası

19261

Kaynakça

• [1] Alva, G., Lin, Y. & Fang, G. “An Overview of Thermal Energy Storage Systems”. Energy, 144:341-378, 2018.
• [2] Chen, M., He, Y., Ye, Q., Zhang, Z. & Hu, Y. “Solar Thermal Conversion and Thermal Energy Storage of CuO/Paraffin Phase Change Composites”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 130:1133-1140, 2019.
• [3] Saydam, V. “Thermal Energy Storage Using Paraffin Wax and Stability Study of The Phase Change Material Containing Nanoparticles”. Memorial University of Newfoundland, Faculty of Engineering & Applied Science, Master of Engineering, St. Johns’s Newfoundland and Labrador, 2018.
• [4] Beyhan, B., Cellat, C., Karahan, O., Konuklu, Y., Dündar, C., Güngör, C. & Paksoy, H. “Bina Yapı Malzemeleri İçin Mikrokapsüllenmiş Faz Değiştiren Madde Geliştirilmesi’’. Teskon 2015 Bildiriler Kitabı, 1469-1480, 2015.
• [5] Şahan, N. “Faz Değiştiren Maddelerin Nano Malzemelerle Kullanımının Araştırılması’’. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana. Yüksek Lisans Tezi, 2011.
• [6] Ceylan, İ., Zuhur, S. & Gürel, A. “Isı Depolama Yöntemleri ve Uygulamaları’’. Kasım-Aralık TTMD Dergisi, 2017.
• [7] Fan, L. & Khodadadi, J.M. “Thermal Conductivity Enhancement of Ohase Change Materials for Thermal Energy Storage:A Review”. Renewable and sustainable Energy Reviews, 15:24-46, 2011.
• [8] Kuru, A. & Aksoy, S. “Faz Değiştiren Maddeler ve Tekstil Uygulamaları’’. Tekstil ve Mühendis Dergisi, 19:86, 41-48, 2012.
• [9] Konuklu, Y. “Mikrokapsüllenmiş Faz Değiştiren Maddelerde Termal Enerji Depolama İle Binalarda Enerji Tasarrufu”. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü , Adana, Doktora Tezi, 2009.
• [10] Taşkıran, A. “Nanoboyutlu Parçacık Katkılı Yeni Nesil Faz Değiştiren Maddelerin Deneysel Olarak İncelenmesi” . Fırat Üniversitesi , Fen Bilimleri Enstitüsü ,Elazığ. Yüksek Lisans Tezi, 2013.
• [11] Koşan, M. & Aktaş, M. “Faz Değiştiren Malzemelerle Termal Enerji Depolayan Bir Isı Değiştiricisinin Sayısal Analizi’’. Politeknik Dergisi, 21(2): 403-409, 2018.
• [12] Yılmaz, S. “Soğutma Uygulamaları İçin Faz Değiştiren Maddelerde Termal Enerji Depolama”. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü , Adana. Yüksek Lisans Tezi, 2008.
• [13] Fan, L., Khodadadi, J.M. & Babaei, H. “Thermal conductivity enhancement of nanostructure-based colloidal suspensions utilized as phase change materials for thermal energy storage: A review”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 24:418–444, 2013
• [14] Dhaidan, N.S. “Nanostructures assisted melting of phase change material in various cavities”. Applied Thermal Engineering 111:193–212, 2017.
• [15] Sebtı, S.S., Mastıanı, M., Mırzaeı, M., Dadvand, A., Kashanı,S. & Hosseını, S.A. “Numerıcal study of the melting of nano-enhanced phase change material in a square cavity”. Journal of Zhejiang University - Science A: Applied Physics & Engineering, 14(5):307-316, 2013.
• [16] Elbahjoui, R. & Quarnia, H., “Performance Evaluation of a Solar Thermal Energy Storage System Using Nanoparticle-Enhanced Phase Change Material”. International Journal of Hydrogen Energy , 44:2013-2028, 2018.
• [17] Wu, S., Zhu, D. & Huang, J. “Preparation and melting/freezing characteristics of Cu/Paraffin nanofluid as phase change material (PCM)”. Energy Fuels, 24, 1894-98, 2010.
• [18] Ho, C.J. & Gao, J.Y. “Preparation and thermophysical properties of nanoparticle-in-paraffin emulsion as phase change material”. International Communications in Heat and Mass Transfer, 36, 467-70, 2009.
• [19] Jesumathy, S., Udayakumar, M. & Suresh, S. “Experimental Study of Enhanced Heat Transfer By Addition of CuO Nanoparticles”. Heat Mass Transfer , 48:965-978, 2012.
• [20] Fan, L.W., Fang, X., Wang, X., Zeng, Y., Xiao, Y.Q., Yu, Z.T., Xu, X., Hu, Y.C.& Cen, K.F. “Effects of Various Carbon Nanofillers on The Thermal Conductivity and Energy Storage Properties of Paraffin-Based on Nanocomposite Phase Change Materials”. Applied Energy, 110:163-172, 2013.
• [21] Wang, J., Xie, H., Li, Y. & Xin, Z. “PW based phase change nanocomposites containing γ-Al2O3”. J Therm Anal Calorim, 102:709–713, 2010.
• [22] Parlak, M., Temel, Ü.N., Sömek, K. & Yapıcı, K. “Experimental Investigatıon of Transient Thermal Response of Phase Change Material Embedded by Graphene Nanoparticles in Energy Storage Module”. 15th IEEE ITHERM Conference, 978-1-4673-8121-5, 2016.
• [23] Amin, M., Afriyanti, F. & Putra, N. “Thermal Properties of Paraffin Based Nano-Phase Change Material as Thermal Energy Storage’’. 2nd Internatıonal Tropıcal Renewable Energy Conference, 2018.
• [24] Tan, F.L., Rabienataj Darzi, A.A. & Hosseinizadeh, S.F. “Numerical Investigations of Unconstrained Melting of Nano-Enhanced Phase Change Material (NEPCM) Insıde a Spherical Container’’. Internatıonal Journal of thermal Sciences, 51:77-83, 2012.
• [25] Nourani, M., Hamdami, N., Keramat, J., Moheb, A. & Shahedi, M. “Thermal Behavior of Paraffin-Nano-Al2O3 Stabilized by Sodium Stearoyl Lactylate As a Stable Phase Change Material With High Thermal Conductivity”. Renewable Energy 88: 474-482, 2016.
• [26] Mandal, K.S., Kumar, S., Singh, P.K., Mishra, K.S., Bishwakarma, H., Choudhry, N.P., Nayak, R.K. & Das, A.K. “Performance Investigation of CuO-Paraffin Wax Nanocomposite in Solar Water Heater During Night”. Thermochimica Acta 671: 36–42, 2019.
• [27] Kim, S. & Drzal, L.T. “High latent heat storage and high thermal conductive phase change materials using exfoliated graphite nanoplatelets”. Solar Energy Materials & Solar Cells 93: 136–142, 2009.
• [28] Ebrahimi, A. & Dadvand, A. “Simulatıon of Melting of A Nano-Enhanced Phase Change Material (NePCM) in A Square Csvity With Two Heat Source-Sink Pairs’’. Alexandria Engineering Journal, 54:1003-1017, 2015.
• [29] Li, M. “A Nano-Graphite/Paraffin Phase Change Material With High Thermal Conductivity”. Applied Energy 106:25–30, 2013.