Düşey Mantolu Sıcak Su Tanklarında Enerji Depolama Kapasitesini Arttırmak Için Faz Değiştiren Malzeme Kullanımının Etkilerini Ve Farklı Çalışma Koşullarında Performanslarının Sayısal Ve Deneysel Olarak İncelenmesi

TÜBİTAK Projesi, 2018 - 2019

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Eylül 2018
Bitiş Tarihi: Mart 2019

Proje Özeti

Mantolu sıcak su tankları güneş enerjili sıcak su sistemlerinde ve sıcak su elde hazırlama sistemlerinde yayın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, düşey mantolu sıcak su tanklarında depolama kapasitesini arttırmak ve kullanım sırasında karşılaşılan problemlerin önüne geçmek için tank içerisine faz değiştiren malzeme yerleştirilmesinin etkisi sayısal ve deneysel olarak araştırılmıştır. Çalışmada faz değiştiren malzeme olarak parafin kullanılmıştır. Tank içerisinde yerleştirilecek optimum parafin miktarını belirlemek için farklı çalışma koşullarında farklı parafin miktarları için deneyler gerçekleştirilmiştir. Optimum parafin miktarının belirlenmesinin ardından parafinin tank içerisine yerleştirme şekilleri ile alakalı deneyler gerçekleştirilmiştir. Ardından parafinin tank tabanından hangi mesafede durması ile alakalı deneyler gerçekleştirilmiştir. Bu deneylerin ardından normal tank için dinamik çalışma koşullarında test tankının sayısal modellemesini gerçekleştirmişlerdir. Son olarak 4 farklı engelin parafinle beraber kullanılması durumunda tanktan elde edilen sıcak su miktarı üzerindeki etkisi deneysel olarak araştırılmıştır.

Farklı manto giriş sıcaklığı, manto debisi ve şebeke debisi için parafin miktarının etkisi incelenmiştir. Bu kapsamda tank içerisinde 4, 8, 12, 13, 14 ve 16 kapsül parafin yerleştirilmiştir. Yapılan deneylerin sonucunda 13 adet kapsül (65 litre, 32.5 kg) parafinin optimum olduğu görülmüştür. Optimum parafin miktarı farklı çalışma koşullarında normal tankta göre %21 ile %30 elde edilen sıcak su miktarında artış sağlamıştır. Optimum parafin miktarında Parafinin kapsüller, silindirik çubuklar ve tek bir silindirik tank içerisinde tanka yerleştirme deneylerinin sonucunda parafinin kapsüller içerisinde tanka yerleştirilmesinin uygun olduğu tespit edilmiştir. Parafinin tank içerisinde tank tabanından hangi mesafede durması gerektiği ile alakalı yapılan deneylerin sonucunda parafinin manto hacminin başladığı konumda ya da tankın tabanında tutulması gerektiği tespit edilmiştir. Sayısal çözümleme sonuçlarında içerisinde parafin olmayan normal tank için en çok %13.6 hataya sahip bir model geliştirilmiştir. Parafinin tank içerisinde engeller ile beraber kullanılması deneylerinde engel A’nın en yüksek sıcak su miktarını sağlamıştır. Engel A ile tanktan elde edilen sıcak su miktarı yaklaşık %3 arttırmıştır. Tank içerisinde parafin kullanımı enerji verimi, ekserji verimi, sıcaklık, boyutsuz sıcaklık, Richardson sayısı ve MIX sayısı üzerinden değerlendirilmiştir.

Proje önerisinde sunulan tüm iş paketleri sorunsuz bir şekilde tamamlanmıştır. Proje önerisinde hedeflenen tüm durumlara başarı ile ulaşılmıştır.