Havalı Güneş Kolektörlerinde Daralan ve Genişleyen Kanatçık Kullanımının Sayısal Olarak İncelenmesi

Solar assisted air collectors are widely used in the conversion of solar energy to heat. The thermal and thermohydraulic performance parameters of these collectors are of great importance. In collector designs with high performance parameters, high temperature process air can be obtained even at lower irradiance values. There are two different methods of heat transfer improvement, namely, active and passive. It is obvious that the continuous regeneration of the boundary layer due to the mixing in the direction perpendicular to the flow as a result of the addition of fins and partitions on the absorber plate (passive method) in the collector and the flow to the end points of the plate will improve the heat transfer. This will improve the performance parameters of the collector. In this study, the effect of placing baffles and converging-diverging fins on the absorber plate on thermal and thermohydraulic performance was numerically investigated. The numerical results show that the average highest thermal and thermohydraulic efficiency values were obtained in the C-type collector, and these values were 87.21% and 87.11%, respectively. The lowest average thermal and thermohydraulic efficiencies were obtained in type A; these values were 81.18% and 81.08%. In addition, it is seen that the changes in thermal and thermohydraulic efficiency that the B type is most affected by different flow rates. Finally, the hot spots and streamlines determined for the B-type collector, where the best results were obtained within the scope of the study, were presented and some suggestions were performed for future studies.

Havalı güneş kolektörleri, güneş enerjisinin ısıya dönüşümünde yaygın bir kullanıma sahip olup, bu kolektörlerin termal ve termohidrolik performans parametreleri büyük önem arz etmektedir. Yüksek performans parametrelerine sahip olan kolektör tasarımlarında daha düşük ışınım değerlerinde bile yüksek sıcaklıkta proses havası elde edilebilmektedir. Isı transferi iyileştirmelerinde aktif ve pasif olmak üzere iki farklı yöntem bulunmaktadır. Kolektörde yutucu plaka üzerinde kanatçık ve bölmeler eklenmesi (pasif yöntem) sonucu akışa dik yönde karışımlardan dolayı sınır tabakanın sürekli yenilenmesinin ve plakanın uç noktalarına akışın ulaşması ısı transferini iyileştireceği ve bu durumun kolektörün performans parametrelerini arttıracağı aşikardır. Bu çalışmada, yutucu plaka üzerine bölmeler ile daralan-genişleyen kanatçıklar yerleştirilmesinin termal ve termohidrolik performans üzerine etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Analiz sonuçlarına göre, ortalama en yüksek termal ve termohidrolik verim değerleri C tipi kolektörde elde edilmiş olup, bu değerler sırasıyla %87.21 ve %87.11’dir. En düşük ortalama termal ve termohidrolik verimler ise A tipinde elde edilmiştir ve bu değerler %81.18 ve %81.08’dir. Ayrıca çalışmada farklı debilerden en çok B tipinin etkilendiği termal ve termohidrolik verimlerindeki değişimden görülmektedir. Son olarak çalışma kapsamında en iyi sonuçların elde edildiği B tipi kolektör için tespit edilen sıcak noktalar ve akım çizgileri sunulmuş ve gelecek çalışmalar için bazı önerilerde bulunulmuştur.