Yıl 2020, Cilt 23 , Sayı 2, Sayfalar 527 - 535 2020-06-01

Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu
Optimization of the Parameters Affecting the Heat Transfer Enhancement on the Solar Air Collector with Taguchi Method

İsmail ATA [1] , Adem ACIR [2]


Bu çalışmada, yutucu yüzeyi üzerinde farklı geometriye sahip kanatçıklar bulunan hava akışkanlı güneş kollektörlerinde ısı transferine (Nusselt sayısı) etki eden parametrelerin optimizasyonu için Taguchi metodu kullanılmıştır. Deney parametresi olarak dört farklı Reynolds sayısı (Re=3150, 3800, 4400 ve 5000), iki farklı kanatçık tipi (Tip-I ve Tip-II) ve iki farklı kollektör eğim açısı (α=25° ve 40°) belirlenmiştir. Üç farklı deney parametresi olan Reynolds sayısı, kollektör eğim açısı ve yutucu yüzey kanatçık tipinin kollektörün ısı transferine olan etkileri incelenmiştir.  Taguchi metodu kullanılarak elde edilen L8 (41x22) dikey deney dizilimi ile ısı transferinin maksimum olması için gerekli olan optimum deney dizilimi tespit edilmesi amaçlanmıştır. En yüksek Nu sayısı değeri için optimum deney dizilimi A4B2C1(Re=5000, Tip-II, α=25°) olarak elde edilmiştir. Her bir deney parametresinin ısı transfer miktarına olan etkilerinin analizi için ANOVA yöntemi kullanılmıştır. Kullanılan deney parametrelerinden deney sonucuna en yüksek etki eden parametre %73,77 ile Re sayısı olarak bulunmuştur.

In this study, Taguchi method was used to optimize the parameters that are related to the heat transfer (Nusselt number) of solar air collectors having different geometry fins on the absorber surface. Four different Reynolds numbers (Re=3150, 3800, 4400 ve 5000), two different fin types (Tip-I and Tip-II)  and two different tilt angles (α=25° and 40°) were determined as test parameters. The effects of Reynolds number, collector tilt angle, and absorber surface flap type on heat transfer of the collector were investigated. The L8 (41x22) orthogonal test sequence obtained by using the Taguchi method was aimed to determine the optimum experimental sequence required for maximum heat transfer. The optimum experimental sequence for the highest Nu number was obtained as A4B2C1 (Re = 5000, Type-II, α = 25°). ANOVA method was used to analyze the effects of each experimental parameter on the heat transfer amount. The most effective parameter was Re number with 73.77% of the experimental results.

  • Kumar A., Saini R.P., Saini J.S., “A review of thermohydraulic performance of artificially roughened solar air heaters”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 37: 100–122, (2014).
  • Acır A., Ata İ., Canlı M.E., “Investigation of effect of the circular ring turbulators on heat transfer augmentation and fluid flow characteristic of solar air heater”, Experimental Thermal and Fluid Science, 77: 45-54, (2016).
  • Lin W., Ma Z., “Using Taguchi-Fibonacci search method to optimize phase change materials enhanced buildings with integrated solar photovoltaicthermal collectors”,Energy, 106: 23-37, (2016).
  • Kuo CF.J., Su TL., Jhang PR., Huang CY., Chiu CH., “Using the Taguchi method and grey relational analysis to optimize the flat-plate collector process with multiple quality characteristics in solar energy collector manufacturing”, Energy, 36: 3554-3562, (2011).
  • Kotcioglu I., Cansiz A., Khalaji M.N., “Experimental investigation for optimization of design parameters in a rectangular duct with plate-fins heat exchanger by Taguchi method”, Applied Thermal Engineering, 50: 604-613, (2013).
  • Yadav S., Kaushal M., Varun, Siddhartha, “Nusselt number and friction factor correlations for solar air heater duct having protrusions as roughness elements on absorber plate”, Experimental Thermal and Fluid Science, 44: 34–41, (2013).
  • Acır A., Ata İ., “A study of heat transfer enhancement in a new solar air heater having circular type turbulators”, Journal of the Energy Institute, 89: 606-616, (2016).
  • Chamoli S., Yu P., Kumar A., “Multi-response optimization of geometric and flow parameters in a heat exchanger tube with perforated disk inserts by Taguchi grey relational analysis”, Applied Thermal Engineering, 103: 1339–1350, (2016).
  • Bopche S.B., Tandale M.S., “Experimental investigations on heat transfer and frictional characteristics of a turbulator roughened solar air heater duct”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 52: 2834–2848, (2009).
  • Celik N., Pusat G., Turgut E., “Application of Taguchi method and grey relational analysis on a turbulated heat exchanger”, International Journal of Thermal Sciences, 124: 85–97, (2018).
  • Ansari M., Bazargan M., “Optimization of flat plate solar air heater with ribbed surfaces”, Applied Thermal Engineering, 136: 356–363, (2018).
  • Acır A., Canlı M.E., Ata İ., Çakıroğlu R., “Parametric optimization of energy and exergy analyses of a novel solar air heater with grey relational analysis” Applied Thermal Engineering, 122: 330–338, (2017).
  • Chamoli S. “A Taguchi approach for optimization of flow and geometrical parameters in a rectangular channel roughened with V down perforated baffles”, Case Studies in Thermal Engineering, 5: 59–69, (2015).
  • Sahin B., Demir A., “Performance analysis of a heat exchanger having perforated square fins”, Applied Thermal Engineering, 28: 621–632, (2008).
  • Sharma S.K., Kalamkar V.R., “Experimental and numerical investigation of forced convective heat transfer in solar air heater with thin ribs”, Solar Energy, 147: 277–291, (2017).
  • Pandey N.K., Bajpai V.K., Varun, “Experimental investigation of heat transfer augmentation using multiple arcs with gap on absorber plate of solar air heater”, Solar Energy, 134: 314–326, (2016).
  • Kline S.J., McClintock F.A., “Describing uncertainties in single sample experiments, Mechanical Engineering, 75, 3–8, (1953).
  • Taguchi G., “Taguchi techniques for quality engineering”, Quality Resources, New York, (1987).
  • Günes S., Manay E., Senyiğit E., Ozceyhan V., “A Taguchi approach for optimization of design parameters in a tube with coiled wire inserts”. Applied Thermal Engineering, 31: 2568-2577, (2011).
  • Aghaie A.Z., Rahimi A.B., Akbarzadeh A., “A general optimized geometry of angled ribs for enhancing the thermo-hydraulic behavior of a solar air heater channel-A Taguchi approach”, Renewable Energy, 83: 47-54, (2015).
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Orcid: 0000-0003-0412-8397
Yazar: İsmail ATA (Sorumlu Yazar)
Kurum: ERCİYES ÜNİVERSİTESİ, HAVACILIK VE UZAY BİLİMLERİ FAKÜLTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-9856-3623
Yazar: Adem ACIR
Kurum: GAZİ ÜNİVERSİTESİ, TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 1 Haziran 2020

Bibtex @araştırma makalesi { politeknik525884, journal = {Politeknik Dergisi}, issn = {}, eissn = {2147-9429}, address = {Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi 06500 Teknikokullar - ANKARA}, publisher = {Gazi Üniversitesi}, year = {2020}, volume = {23}, pages = {527 - 535}, doi = {10.2339/politeknik.525884}, title = {Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu}, key = {cite}, author = {ATA, İsmail and ACIR, Adem} }
APA ATA, İ , ACIR, A . (2020). Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu. Politeknik Dergisi , 23 (2) , 527-535 . DOI: 10.2339/politeknik.525884
MLA ATA, İ , ACIR, A . "Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu". Politeknik Dergisi 23 (2020 ): 527-535 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/politeknik/issue/53587/525884>
Chicago ATA, İ , ACIR, A . "Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu". Politeknik Dergisi 23 (2020 ): 527-535
RIS TY - JOUR T1 - Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu AU - İsmail ATA , Adem ACIR Y1 - 2020 PY - 2020 N1 - doi: 10.2339/politeknik.525884 DO - 10.2339/politeknik.525884 T2 - Politeknik Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 527 EP - 535 VL - 23 IS - 2 SN - -2147-9429 M3 - doi: 10.2339/politeknik.525884 UR - https://doi.org/10.2339/politeknik.525884 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Politeknik Dergisi Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu %A İsmail ATA , Adem ACIR %T Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu %D 2020 %J Politeknik Dergisi %P -2147-9429 %V 23 %N 2 %R doi: 10.2339/politeknik.525884 %U 10.2339/politeknik.525884
ISNAD ATA, İsmail , ACIR, Adem . "Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu". Politeknik Dergisi 23 / 2 (Haziran 2020): 527-535 . https://doi.org/10.2339/politeknik.525884
AMA ATA İ , ACIR A . Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu. Politeknik Dergisi. 2020; 23(2): 527-535.
Vancouver ATA İ , ACIR A . Hava Akışkanlı Güneş Kollektöründe Isı Transferi İyileştirmesine Etki Eden Parametrelerin Taguchi Metodu ile Optimizasyonu. Politeknik Dergisi. 2020; 23(2): 535-527.