Havalı güneş kolektörünün farklı akış debilerinde ısıl verim değerlerinin sayısal araştırılması

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan teknolojilerinin son dönemde hızla gelişmesi, sanayinin artan enerji ve güç ihtiyacının karşılanmasında yeni bir sürece girilmesine sebep olmuştur. Bu çalışmada, endüstride daha çok gıda kurutmada kullanılan güneş enerjili hava ısıtıcısının termal ve akış özellikleri araştırılmıştır. Havalı güneş kolektörünün (HGK) iki farklı uzunluk 1400 mm ve 1820 mm için optimum verim araştırılmıştır. Her iki kolektörün enerji ve ekserji verim değerleri karşılaştırılmıştır. Çalışmada sayısal analiz programı olarak ANSYS FLUENT 18.1 kullanılmıştır. Analizler üç farklı hava debisinde sırasıyla 0,038-0,054-0,070 kg/s ve 3 boyut (3B) olarak gerçekleştirilmiştir. Hava kolektörünün yutucu plakası trapezdir ve zemin ile açısı 42º dir. Analiz sonucu elde edilen basınç düşüşünden kolektörün sürtünme katsayıları hesaplanmıştır. Sıcaklık dağılımı, hız dağılımı ve basınç dağılımı değişimleri günün farklı saatleri için gösterilmiştir. En yüksek termal verim saat 13.00’da %85 ile 0,070 kg/s hava debisinde gerçekleşmiştir. Yüksek debilere çıktıkça kolektörün termal verimi artmıştır. Kolektörden geçen hava debisinin artışı çıkış sıcaklığını düşürmesine rağmen faydalı enerji miktarını artırmıştır. Bu çalışma farklı kütlesel debi değerlerinin ve yutucu plaka boyutlarının HGK’nın ısıl verimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu açık bir şekilde göstermiştir.