Güneş enerjili sıcak su depolama tanklarında kullanılan faz değiştiren maddelerin ısıl enerji depolama performansına etkileri

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yozgat Bozok Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: BURAK İZGİ

Danışman: Mevlüt Arslan

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Isıl enerji depolama, yenilenebilir enerji kaynaklarının daha verimli kullanılmasını sağlayan bir enerji depolama yöntemidir. Güneş enerjili sıcak su sistemlerinde ısıl enerji genel olarak sıcak su tankında duyulur ısı ve gizli ısı olarak depolanır. Sıcak su depolama tankına faz değiştiren maddeler (FDM) eklenerek faz değişimi sırasındaki gizli ısının katkısı ile depolanan enerji miktarının artırılması ve sistem veriminin iyileştirilmesine yönelik araştırmalar önemli bir çalışma alanı oluşturmaktadır. Bu çalışmada, güneş enerjili sıcak su sistemlerinde yaygın olarak kullanılan, ısı değiştiricisi şeklindeki mantolu dik sıcak su depolama tankına faz değiştiren maddeler eklenmesinin etkileri sistematik olarak analiz edilmiştir. Analizler, hesaplamalı akışkanlar dinamiğine dayalı üç boyutlu sayısal modeller kurularak gerçekleştirilmiştir. Sistemi oluşturan her bir bileşen tek tek ele alınarak modellenmiş ve çeşitli parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Öncelikle içerisine FDM eklenecek olan boş tank için oluşturulan sayısal model, yapılan deneysel çalışma ile doğrulanmış ve sistem çeşitli şarj-deşarj koşullarında incelenmiştir. Daha sonra faz değiştirme mekanizmasını daha iyi anlamak amacı ile FDM'nin dikey silindirik bir tüp içerisinde erime ve katılaşma sürecini simüle eden sayısal modeller kurulmuş, kurulan modeller literatürdeki deneysel çalışmalar ile doğrulanmış ve faz değişimine etki eden çeşitli parametrelerin etkileri analiz edilmiştir. Son olarak içerisine FDM eklenmiş olan tank için sayısal bir model oluşturulmuş, oluşturulan model yapılan deneysel çalışma ile doğrulanmış ve parametrik analizler gerçekleştirilerek FDM'nin etkileri FDM bulunmayan tank ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Göz önüne alınan sistemde tank içerisine FDM eklenmesinin, sisteme olumlu yönde etki ettiği, FDM eklenen tankın, FDM bulunmayan tanka göre aynı şartlar altında %7.9 daha fazla sıcak su sağladığı tespit edilmiştir.