Parabolik Güneş Kolektörlerinde Nanoakışkan Kullanımının Isı Transfer Performansı Üzerine Olan Etkileri

Mukaddes KAYA; Tolga DEMİRCAN; Bahadır GEMİCİOĞLU

Makale detayları

Parabolik Güneş Kolektörlerinde Nanoakışkan Kullanımının Isı Transfer Performansı Üzerine Olan Etkileri

Yazarlar:

Mukaddes KAYA | Tolga DEMİRCAN | Bahadır GEMİCİOĞLU

Yayıncı:

Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 2021 Vol.23 Issue 67, pp.167-178

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2021

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000937689

Sıklık:

Üç Yıllık

eISSN:

2547-958X

pISSN:

1302-9304

Anahtar kelimeler:

Özet:

 

Within the scope of this study, the effects of the use of fin add and using nanofluid on the flow and heat transfer characteristics of a parabolic solar collector’s collector tube pipe were investigated. For this purpose, four model geometries have been determined for the collector pipe, without fin, 3 fin, 4 fin and 5 fin. The nanofluid prepared by the addition of Al2O3 nanoparticles to the Syltherm800 oil, which is determined as the base fluid, is thought to pass through the pipe. Numerical analysis was repeated with the help of Computational Fluid Dynamics for the use of Al2O3 + Syltherm800 nanofluid with 0%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2%, and 3% volumetric ratios for all model geometries. These analyzes were done using a 3D, laminar and two-phase flow approach. Within the scope of the study, the effect of the volumetric concentration ratio of the nanofluid and the use of the fin on the temperature distribution occurring in the examined pipe and the realized heat transfer performance were examined. As a result, it was observed that the increase in the number of fins while all other parameters were constant increased the average temperature of the fluid and heat transfer. Similarly, it was determined that the increase in the volumetric concentration ratio of the Al2O3 particle in the nanofluid increases the average Nusselt number and the average heat transfer coefficient. As a result of the examinations carried out, the highest heat transfer coefficient was realized as 300 W/m2K when Model 4 and concentration rate was 3%. The lowest heat transfer coefficient value was realized as 50 W/m2K when Model 1 and the concentration rate was 0%. With the increase in the concentration rate and the number of fins, the value of the heat transfer coefficient increased 6 times.

 

Bu çalışma kapsamında parabolik bir güneş kolektörünün toplayıcı tüp borusu içinde,  kanatçık eklentisi ve nanoakışkan kullanımının, gerçekleşen akış ve ısı transfer karakteristiklerine olan etkileri incelenmiştir. Bu amaçla toplayıcı boru için kanatçıksız, 3 kanatçıklı, 4 kanatçıklı ve 5 kanatçıklı olmak üzere dört adet model geometri belirlenmiştir. Borunun içinden, baz akışkan olarak belirlenen Syltherm800 yağına Al2O3 nano partikül ilave edilmesi ile oluşturulan nanoakışkanın geçtiği düşünülmüştür. Güneşten toplayıcı boru yüzeylerine gelen ısı akısı sabit kabul edilerek, tüm model geometrileri için %0, %0,25, %0,5, %1, %2, %3 hacimsel orana sahip Al2O3+Syltherm800 nanoakışkan kullanımları için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yardımıyla sayısal analizler tekrarlanmıştır. Bu analizler 3 boyutlu, laminer ve iki fazlı akış yaklaşımı kullanılarak yapılmıştır. Çalışma kapsamında nanoakışkanın hacimsel konsantrasyon oranının ve kanatçık kullanımının, incelenen boru içerisinde oluşan sıcaklık dağılımına ve gerçekleşen ısı transfer performansına etkisi irdelenmiştir. Sonuç olarak, diğer tüm parametreler sabitken kanatçık sayısındaki artışın, akışkanın ortalama sıcaklığını ve gerçekleşen ısı transferini artırdığı gözlemlenmiştir. Benzer olarak, nanoakışkanın içindeki Al2O3 partikülünün hacimsel konsantrasyon oranındaki artışın ortalama Nusselt sayısını, ortalama ısı transfer katsayısını artırdığı belirlenmiştir. Yapılan irdelemeler neticesinde en yüksek ısı taşınım kaysayısı değeri, Model 4 ve nanoakışkan konsantrasyon oranının %3 olduğu durumda 300 W/m2K olarak gerçekleşmiştir. En düşük  ısı taşınım kaysayısı değeri ise, Model 1 ve konsantrasyon oranının %0 olduğu durumda 50 W/m2K olarak gerçekleşmiştir. Dolayısıyla incelenen paremetre aralığında, nano partikül ilave oranının artışı ve kanatçık sayısının artışı ile ısı taşınım katsayısında 6 katlık bir artış gerçekleştiği belirlenmiştir.

Makale detayları

Parabolik Güneş Kolektörlerinde Nanoakışkan Kullanımının Isı Transfer Performansı Üzerine Olan Etkileri

Yazarlar:

Mukaddes KAYA | Tolga DEMİRCAN | Bahadır GEMİCİOĞLU

Yayıncı:

Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 2021 Vol.23 Issue 67, pp.167-178

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2021

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000937689

Sıklık:

Üç Yıllık

eISSN:

2547-958X

pISSN:

1302-9304

Nanoakışkan

Parabolik Güneş Kolektörü

Kanatçık

Isı Transferi

Sayı

Makale detayları

Parabolik Güneş Kolektörlerinde Nanoakışkan Kullanımının Isı Transfer Performansı Üzerine Olan Etkileri

Yazarlar: Mukaddes KAYA | Tolga DEMİRCAN | Bahadır GEMİCİOĞLU

Yayıncı: Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 2021 Vol.23 Issue 67, pp.167-178

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 1/2021

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2000937689

Sıklık: Üç Yıllık

eISSN: 2547-958X

pISSN: 1302-9304

Nanoakışkan

Parabolik Güneş Kolektörü

Kanatçık

Isı Transferi

Sayı

Yazarlar:

Mukaddes KAYA | Tolga DEMİRCAN | Bahadır GEMİCİOĞLU

Yayıncı:

Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 2021 Vol.23 Issue 67, pp.167-178

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2021

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000937689

Sıklık:

Üç Yıllık

eISSN:

2547-958X

pISSN:

1302-9304