Yazar
Muhammed, Hayder Noori
Basım Tarihi
2018-08
Konu
Yoğunlaştırıcı güneş enerjisi sistemleri, Spektral seçici kaplama, Parabolik oluk toplayıcı, Spektral ışınımsal enerji analizi, Ekserji yıkımları, Ekserji kayıpları
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
a0462e76-dd49-4a7e-880c-1e143cdccd14
Lokasyon
Makine Mühendisliği Bölümü
Tarih
2018-08
Örnek Metin
Ekserji kavramı bir sistemden alınabilecek maksimum enerjiyi belirlemek için kullanılır. Termodinamiğin hem birinci hem de ikinci kanunlarına dayanır ve bir süreç boyunca tersinmezlikleri ve sistemden kaynaklanan kayıpları belirlememize olanak tanır. Bu tezde, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (CSP) sistemlerinde güneş enerjisinin maksimum dönüşümünü belirlemek için spektral ışınım ekserjisinin temelleri geliştirilmiş ve uygulanmıştır. Bu çalışmanın beş temel amacı bulunmaktadır. Öncelikle sabit hacimli bir sistem için farklı sıcaklıklardaki iki yüzey arasındaki ışınımsal enerji transferi dikkate alınarak güneş ışınımı dönüşümünün maksimum verimi için yeni bir formülasyon geliştirilmiştir. Spektral ışınım transferinin ekserjisi belirlenir ve ekserji verimliliğinin maksimuma çıkarılmasına yönelik formülasyon doğrudan ve pratik bir şekilde sunulur. Maksimum verimin hesaplanmasında ortamın ortalama sıcaklığı ve lavabo sıcaklığı kullanılır. İkinci olarak, CSP sistemlerinin performanslarını değerlendirmek amacıyla spektral ışınım enerjisi ve ışınımsal ekserji hesaplamaları için yeni bir metodoloji sunulmaktadır. Bu analizlerde spektral ışınım özellikleri ve seçici yüzeylerin çalışma sıcaklığı ile ortamın sıcaklığı dikkate alınır. Spektral ışınım enerjisi ve ışınımsal ekserji formülasyonları için gereken temel miktarlar tanıtılmış ve ardından beş seçici kaplamanın spektral performansları değerlendirilmiştir. Spektral analiz 250 nm ila 20.000 nm dalga boyu aralığında, termal analiz ise 325 K ila 800 K sıcaklık aralığında gerçekleştirilir. Üçüncü amaç, yatay dünya dışı radyasyonun aylık ortalama günlük değeri, güneşli saat sayısı, gün uzunluğu, ortalama sıcaklık ve ortalama rüzgar hızı gibi çeşitli parametreler içeren aylık ortalama günlük yatay küresel radyasyonun ekserji değerini tahmin etmek için yeni bir yaklaşım sunmaktır. Tüm modellerin doğruluğunu doğrulamak için yedi istatistiksel parametre kullanılır. Konsept, farklı hava parametrelerine dayalı olarak mevcut maksimum güneş ışınımının tahmin edilmesine yardımcı olmak amacıyla Irak ve Türkiye'deki dört lokasyona uygulandı. Dördüncü amaç, parabolik oluklu kollektör (PTC) sistemi için kapsamlı bir enerji analizinin ana hatlarını çizmektir. Analiz, tüm ısı transfer modlarını, optik bileşenleri ve güneş ışınımının cam zarf üzerindeki spektral absorpsiyonu ve yansımasının ayrıntılarını dikkate alır. PTC sisteminin enerji performansı, halka şeklindeki bir alanda beş gaz, soğurucu yüzeyin beş seçici kaplaması ve iki boyutlu bir yaklaşımla dört ortak ısı transfer akışkanı kullanılarak araştırılmıştır. Mühendislik Denklemi Çözücü (EES) kullanılarak bir model oluşturulur. Elde edilen sonuçlar deneysel testlerden ve analitik modellerden elde edilen mevcut sonuçlarla karşılaştırılır. Bu analiz, çeşitli çalışma koşulları için enerjinin temel parametreleri olan emici gazın, seçici kaplamanın ve çalışma sıvısının özelliklerinin PTC'nin enerji performansı üzerindeki etkilerini gösterir. Çalışmanın beşinci amacı, spektral ışınım ekserjisi ilkelerini kullanarak PTC sistemlerini analiz etmek için bir metodoloji oluşturmaktır. Spektral ekserji analizleri için temel ilişkiler, termodinamiğin birinci ve ikinci kanunundan başlayarak türetilir ve ekserji kayıpları, yıkımlar, tüketim ve verimlilik dahil olmak üzere temel performans parametreleri, yukarıda dördüncü amaçta belirtilen aynı parametreler kullanılarak belirlenir. Ekserji yıkımının prosesler boyunca tersinmezlikle doğrudan ilişkili olduğu, ekserji kayıplarının ise termal ve optik kayıplardan kaynaklandığı belirtilmektedir. Bu bulgulara dayanarak, PTC tasarım parametrelerinin iyileştirilmesi tartışılmaktadır. Ekserji terimi, sistemlerden çıkarılabilecek maksimum dayanıklılığın belirlenmesi için kullanılır. Bu kavram, termodinamiğin birinci ve ikinci kalıcılığına dayanır, ve bir enerjinin dağıldığı bir diğerinin en etkin olarak dönüşümünü belirler. Ekserji, bu sistemlerdeki kayıplara ve kayıplara yardım eder. Bu tez çalışmasının beş ana hedefi vardır: ilk, sabit bir sistem için farklı işlemler iki yüzey arasında Işınımsal enerji aktarımı göz yoluyla dağıtım, ışınımla ısı transferinin dönüşümünün maksimum verimi için yeni bir formülasyon içerir. Maksimum verimin değişiminde radyasyon transfer teknolojisinin ekserjisi, güvenilir sonuçların elde edilmesi için ortam sıcaklığının çevre sıcaklığının gözlendiği izlenir. Formülasyon ekserji verimliliği maksimizasyonu daha doğrudan ve pratik bir şekilde sunmaktadır. Tezin ikinci amacı konsantre güneş enerjisi (CSP) verimi performanslarını değiştirmek için spektral (dalga boyuna bağlı) ışınımla enerji ve ekserji programlamaları için yeni bir algoritma şemasıdır. CSP analizlerinde spektral görüntüleme ısı aktarım özellikleri ve ortamın sıcaklığı ile birlikte seçilmiş yüzeylerin çalışma özellikleri dikkate alınmamıştır. Burada daha önce temel kayıt verilmekte, ve bilahare iki gaz, beş seçmeli kaplamaların spektral gösterim gösterimi için kullanılmıştır. Birinci çözüm için, güneş ve soğurucu yüzey iki kara cisim olarak kabul edilmiştir. İkinci yaklaşım, doğrudan güneş spektral ışınımından elde edilen verilere dayanmaktadır. Spektral analiz, 250 nm ila 20.000 nm dalga boyu aralığında gerçekleştirilirken, 325 K ila 800 K sıcaklık aralığında da termal analiz gerçekleştirilmiştir. Üçüncü amaç, atmosfer dışından gelen Işın miktarın aylık ortalama günlük değer, gün boyunca gerçekleşen güneşli saatlerin sayısı, gün sayısı gibi birçok parametre dahil olmak üzere, ay ortalama günlük Aşırı küresel radyasyonun ekserji değerini tahmin etmek için yeni bir yaklaşım geliştirilmektir. Tüm modellerin doğruluğunu onaylamak için yedi tane parametre kullanılmıştır. İki yeni modelin sonuçları, diğer modellerden elde edilen sonuçlardan daha güvenilir şirketler. Irak ve Türkiye'de dört yer için sağlanan bu çalışma, hava durumu verilerine dayanarak güneş ışığının maksimum kullanılabilirliğinin tahmin edilmesinde yardımcı olacaktır. Dördüncü ve beşinci kısımlar, hali hazırda kurulu bir parabolik oluklu kolektör (PTC) sistemi için özet bir enerji ve ekserji analizinin kurulmasıdır. Bu analizler, detaylı ısı transfer modlarını, optik parametrelerini ve güneş ışınımının spektral absorbsiyonu ve cam zarfı üzerindeki yansımalarını gözlemleyerek yapılmıştır. PTC sisteminin enerji ve ekserji performansı, iki boyutlu bir yaklaşımla, dairesel bir şekilde beş gaz, beş seçmeli kaplama ve dört ısı transfer sıvısı kullanılarak yönetiliyor. Analiz modeli Mühendislik Denklem Çözücü (Engineering Equation Solver, EES) ayrıntılarıyla anlatılmıştır. Elde edilen sonuçların analizleri ve analitik modellerden elde edilen diğer sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu analiz, gazın, seçici kaplamanın ve çalışma sistemlerinin PTC'nin enerji ve ekserji performansının üzerindeki enerji ve ekserji parametrelerinin çeşitli çalışma koşullarının mevcut olduğu görülmektedir. Bu analizler, benzer PTC sonuçlarının daha etkin tasarım ve operasyon için uygulanmasıdır.
