GÜNEŞ ENERJĐSĐ IV. BÖLÜM. Prof. Dr. Olcay KINCAY



Benzer belgeler
Şekil-1 Yeryüzünde bir düzleme gelen güneş ışınım çeşitleri

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

Dr. Fatih AY. Tel:

GÜNEŞ ENERJİSİ İLE SU ISITILMASI

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Termodinamik. Öğretim Görevlisi Prof. Dr. Lütfullah Kuddusi. Bölüm 2 Problemler. Problem numaraları kitabın «5 th Edition» ile aynıdır.

GÜNEŞ ENERJİLİ SICAK SU SİSTEMLERİ

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

formülü verilmektedir. Bu formüldeki sembollerin anlamları şöyledir: için aşağıdaki değerler verilmektedir.

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

PARABOLİK GÜNEŞ KOLEKTÖRÜ ISIL ANALİZİ. İbrahim ERCİYAS Kemal Ersin ERİÇYEL Uğur KARAGÖZ

Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

GÜNEŞLİ SU ISITICILARI

Makine Mühendisliği Bölümü Isı Transferi Ara Sınav Soruları. Notlar ve tablolar kapalıdır. Sorular eşit puanlıdır. Süre 90 dakikadır.

SERALARIN TASARIMI (Seralarda Isıtma Sistemleri) Doç. Dr. Berna KENDİRLİ A. Ü. Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

LÜLEBURGAZDAKİ BİNA DIŞ DUVARLARI İÇİN OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ VE MALİYET ANALİZİ

NÖ-A NÖ-B. Şube. Alınan Puan. Adı- Soyadı: Fakülte No: 1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin eşit olduğunu gösteriniz. 1/6

SICAK SU HAZIRLAYICISI (BOYLER)

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

VIESMANN VITOSOL 100-F. Teknik Bilgi Föyü Sipariş No. ve fiyatlar: Fiyat listesine bakınız VITOSOL 100-F. Düzlemsel kollektör

Isıtma tesisatında yıllık yakıt miktarı hesaplanarak, yakıt deposu tesisin en az 20 günlük yakıt gereksinimini karşılayacak büyüklükte olmalıdır.

ISITILAN YÜZME HAVUZLARINDA ISITMA YÜKÜ HESABI ve ISITICI SEÇİMİ

SOLARCOOL PANELİ İKLİMLENDİRME SİSTEMİ

Meteoroloji. IX. Hafta: Buharlaşma

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

TARIMSAL YAPILAR. Prof. Dr. Metin OLGUN. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

BÖLÜM 3 SOĞUTMA YÜKÜ HESAPLAMALARI

SORU 1) ÇÖZÜM 1) UYGULAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1

KRİTİK YALITIM YARIÇAPI ve KANATLI YÜZEYLERDEN ISI TRANSFERİ İLE İLGİLİ ÖRNEK PROBLEMLER

BÖLÜM 3. Yrd. Doç.Dr. Erbil Kavcı. Kafkas Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü

Su Debisi ve Boru Çapı Hesabı

KMPT-Montaj-Bakım Kılavuzu

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Şekilde, K3 kollektörlerini seçtiğimizde ve 300 l/saat lik bir debi deki basınç kaybı 50 mbar.

HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

A. PROJE BİLGİLERİ 2 B. DEPO HACMİ 4 C. YAPI BİLEŞENLERİNİN ÖZELLİKLERİ VE ISI İLETİM KATSAYILARI 5 1)DIŞ DUVAR 5 2)İÇ DUVAR 5 3)TAVAN 6 4)TABAN 6

f = =

RAUTITAN YENİ NESİL ISITMA İÇİN ÜNİVERSAL SİSTEM RAUTITAN BASINÇ KAYBI TABLOLARI

Taşınım Olayları II MEMM2009 Akışkanlar Mekaniği ve Isı Transferi bahar yy. borularda sürtünmeli akış. Prof. Dr.

SU-SU ÇİFTİ TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI EŞANJÖRÜ DENEYİ ISI EŞANJÖRÜNDE ETKENLİK TAYİNİ DENEYİ

Soru No Puan Program Çıktısı 3, ,8 3,10 1,10

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MM G Ü Z D Ö N E M İ

Design radiators. TANITIM Low-H 2 O

P u, şekil kayıpları ise kanal şekline bağlı sürtünme katsayısı (k) ve ilgili dinamik basınç değerinden saptanır:

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

2016 Yılı Buharlaşma Değerlendirmesi

2.5. İletkenlerde R, L, C Hesabı İletim Hatlarında Direnç (R) İletim hatlarında gerilim düşümüne ve güç kaybına sebebiyet veren direncin doğru

VIESMANN VITOSOL 222-T Heatpipe prensipli vakum borulu kolektör Güneş enerjisi ile kullanma suyu ısıtması için boyler ile

YUNUS ACI

Bölüm 4 BİNALARDA ISITMA SİSTEMİ PROJELENDİRİLMESİNE ESAS ISI GEREKSİNİMİ HESABI (TS 2164)

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ISI TEKNİĞİ PROF.DR.AHMET ÇOLAK PROF. DR. MUSA AYIK

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

KONUTLARDA VE SANAYİDE ISI YALITIMI İLE ENERJİ TASARRUFU - SU YALITIMI EĞİTİMİ VE GAP ÇALIŞTAYI

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Pompa tarafından iletilen akışkanın birim ağırlığı başına verilen enerji (kg.m /kg), birim olarak uzunluk birimi (m) ile belirtilebilir.

ŞEKİL P4. Tavanarası boşluğu. Tavanarası boşluğu. 60 o C. Hava 80 o C 0.15 m 3 /s. Hava 85 o C 0.1 m 3 /s. 70 o C

Problem 2.6 Problem 2.21 Problem 2.23

VANA VE SÜZGEÇLERĐN BĐRLĐKTE KULLANILMASI DURUMUNDA BASINÇ DÜŞÜŞÜNÜN BELĐRLENMESĐ

ATIK SULARIN TERFİSİ VE TERFİ MERKEZİ

Isı transferi (taşınımı)

AP-HA. Sıcak Hava Apareyleri

ISITILAN YÜZME HAVUZLARINDA ISITMA YÜKÜ HESABI ve ISITICI SEÇİMİ

ISI DEĞİŞTİRİCİLERLE İLGİLİ ÖRNEK SORU VE ÇÖZÜMLERİ

PLAKALI ISI EŞANJÖRÜ SEÇĐMĐ: [1)YÜZME HAVUZLARININ ISITILMASINDA ÇAĞDAŞ ÇÖZÜM. Semih Ferit Emekli

GÜNEŞ ENERJİSİ II. BÖLÜM

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-1

Özellikler: Vakum tüpü ve ısıtma borusunun mükemmel bileşimi.

HİDROLİK MAKİNALAR YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

GÜNEŞ ENERJİSİ Termal Sistemler SOLİMPEKS AKADEMİ İZMİR

KARARLI HAL ISI İLETİMİ. Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BORULARDAKİ ISI KAYIPLARI VE YALITIM ÖRNEKLERİ

Ana Boru Çapı ve Pompa Birimi

5. BORU HATLARI VE BORU BOYUTLARI

Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Esasları. Niğde Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-2

TAŞINIMLA ISI AKTARIMI DENEYİ

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

BORULARDA ISI KAYBI VE YALITIMI

İZMİR MMO MEKANİK TESİSATLARDA ENERJİ TASARRUFU. Nurettin KÜÇÜKÇALI

2014/2 MÜHENDİSLİK BÖLÜMLERİ FİZİK 2 UYGULAMA 4

DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

Akışkanların Dinamiği

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

Güneş kollektörlerinde kullanılan siyah yüzeyler temelde dört çeşittir,

BORU ÇAPI HESABI. Doç. Dr. Selahattin ÇELİK Makine Mühendisliği Bölümü

OTG-130 BİLGİSAYAR KONTROLLÜ ISI DEĞİTİRİCİ EĞİTİM SETİ.

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

Terfi Hesapları Nasıl Yapılır?

Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Esasları. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Doç. Dr.

Güneş Enerjisi sistem olarak mevcut ve yeni yapılan binalara kolaylıkla uygulanabilmektedir.

ISI TRANSFER MEKANİZMALARI

Transkript:

GÜNEŞ ENERJĐSĐ IV. BÖLÜM Prof. Dr. Olcay KINCAY

DÜZ TOPLAYICI Düz toplayıcı, güneş ışınımını, yararlı enerjiye dönüştüren ısı eşanjörüdür. Akışkanlar arasında ısı geçişi sağlayan ısı eşanjörlerinden farkı, enerji kaynağının bir ışını olması ve ısı geçiş hızının yüksek oluşudur. Bu bölümde sac-boru sistemi sıcak sulu düz toplayıcı incelenmiştir. Düz toplayıcı şu kısımlardan oluşur: a. Enerji toplayan siyah yüzey, b. Toplanan enerjiyi akışkana ileten borular, c. Enerji ışınlarının siyah yüzeye geçmesini sağlayan ve üstten ısı kayıplarını önleyen saydam örtüler (genellikle cam) d. Alttan ısı kaybını önleyen yalıtıcı e. Mahfaza

Şekil: DÜZ TOPLAYICI

Düz toplayıcı enerji dengesi ve verimi Düz toplayıcı enerji dengesi: A H ( τ. α) = Q + Q + Q C T net U L S H T = Yüzeye gelen toplam ışınım A C = Düz toplayıcı alanı (τ α) net = Net geçiş-yutma katsayısı Q U = Yararlı ısı Q L = Kaybolan ısı Q S = Depolanan ısı Düz toplayıcı verimi: QU η = A H C T

DÜZ TOPLAYICININ TOPLAM ISI GEÇĐŞ KATSAYISI Düz toplayıcının sacı belirli bir sıcaklığa ulaştıktan sonra üst örtüden, alt yalıtıcıdan ve yan yüzeylerden ısı kaybı başlar. Üst örtünün toplam ısı geçiş katsayısı; U T (344/T N 1 σ.(t ) (T 0,31 1 [(T T )/(N + f) ] h [ ε + 0,0425 N (1 ε )] + [(2N + f 1)/ε ] N + T P A = + + P ). P A w P P 1 2 P + T 2 A ) g U T = Üst örtünün toplam ısı geçiş katsayısı (W/m 2 C) N = Cam örtü adedi f = (1-0,04 h w + 5.10-4 h w 2 ) (1+ 0,058 N)

DÜZ TOPLAYICININ TOPLAM ISI GEÇĐŞ KATSAYISI h w = Rüzgar için ısı geçiş katsayısı (5,7+ 3,8 v) v = Rüzgar hızı (m/s) ε p = Toplayıcı sacı için yayma katsayısı ε g = Cam için yayma katsayısı = 0,88 T A T P = Dış sıcaklık (ºC) = Toplayıcı sacı sıcaklığı (ºC) Not: Cam örtüler arası ve örtü ile sac arasındaki mesafesi 2,5 cm kabul edilmiştir.

ÜST ÖRTÜNÜN TOPLAM ISI GEÇĐŞ KATSAYISI Aşağıdaki şekilde üst sırada toplayıcı sacın yayma katsayısı, ε p = 0,1 kabul edilmiştir. Bu değer seçici yüzey kullanıldığını ifade eder. Alt sırada seçici olmayan yüzey ele alınarak, ε p = 0,95 değeri kullanılmıştır. Her iki durum için üç ayrı rüzgar hızı incelenmiştir: 0 m/s 5 m/s ve 10 m/s Üst örtü olarak 1, 2 ve 3 cam için ve dış sıcaklık 40ºC, 10ºC ve - 20ºC olduğuna göre eğriler çizilmiştir. Eğim açısının 45º olduğu kabul edilmiştir. Eğim açısının değişmesi halinde U T değeri de değişir. Bir sonraki şekilde eğim açısına göre U T değerine uygulanacak düzeltme katsayısını gösterir.

Şekil: TOPLAM ISI GEÇĐŞ KATSAYISI ĐÇĐN DÜZELTME KATSAYISI

DÜZ TOPLAYICI ALT YALITIMINDAN OLAN KAYIPLAR Bu kayıplar yalıtıcının niteliğine bağlıdır: k U B = L k = Yalıtıcının ısı iletim katsayısı L = Yalıtıcı kalınlığı Not: Yalıtıcının arka yüzeyindeki hava filminin ısı geçiş katsayısı, yalıtıcı direncine göre çok küçük olduğundan ihmal edilmiştir. Düz toplayıcı toplam ısı geçiş katsayısı olan ; U = U T + U B dir. L U L

DÜZ TOPLAYICININ EŞANJÖR ISI VERĐMĐ KATSAYISI Üst örtüde geçiş kaybına ve seçici yüzeyde yutma kaybına uğrayan ışınım enerjisi, toplayıcı sacdan suya geçinceye kadar eşanjör kaybına uğrar. Gelen ışınım sacı ısıtır. Đki boru arasında kalan sac parçasının orta çizgisinden boruya doğru enerji akımı başlar ve borudan geçen suyu ısıtır. Đki boru arasındaki sac parçasının yarısını bir kanat olarak kabul edersek borudaki ısı geçiş konusu bir kanat şeklinde incelenebilir.

Kanat verimi: tanh m(w D)/2 F = m (W D)/2 m = Hava kütlesi = ( U L / k δ) ½ δ = Kanat malzemesinin kalınlığı (m) W = Boru eksenleri arasındaki mesafe (m) D = Boru çapı (m) k = Kanat malzemesinin ısı iletim katsayısı (kcal/mhºc)

Şekil: DÜZ TOPLAYICININ EŞANJÖR DÜZENĐ

Şekil: KANAT VERĐMĐ [m (W-D)/2 nin fonksiyonudur]

TOPLAYICI VERĐM KATSAYISI Kanat verimine ve diğer parametrelere bağlı olarak, toplayıcı verim katsayısı olan F aşağıdaki gibi ifade edilir. F' = W. U L 1 1/ U L + 1 C [ D + (W D).F] b + 1 π.d.h f,i C b h f,i = Kaynak malzemesinin ısı geçiş direnci (ihmal edilebilir) = Boru iç yüzeyi ile sıvı arasındaki taşınımla ısı geçiş katsayısı (kcal/m 2 hºc)

TOPLAYICI VERĐM KATSAYISI Aşağıda üst üç grafikte suyun termosifon etkisi ile hareket ettiği düşünülmüş ve = 250 kcal/m 2 hºc değeri kullanılmıştır. Alttaki üç grafikte ise suyun pompa vasıtası ile hareket ettiği düşünülmüş ve boru ile sıvı arasındaki taşınımla ısı geçişi katsayısı = 1300 kcal/m 2 hºc değeri kullanılmıştır. U L h f,i h f,i ise 1,7 3,4 6,8 kcal/m 2 hºc değerlerine göre hazırlanmıştır. Bu değerler yaklaşık olarak üç, iki ve bir cam örtüye tekabül eder.

TOPLAYICI VERĐM KATSAYISI Düz toplayıcılarda çok kullanılan bazı sac malzemelerin k değerleri: çelik için 0,06 W/mm = 0,05 kcal/mm hºc alüminyum için 0,23 W/mm = 0,20 kcal/mm hºc bakır için 0,38 W/mm = 0,33 kcal/mm hºc Örneğin 1 mm kalınlığındaki çelik sac için kδ = 0,05 kcal/hºc olacaktır.

DÜZ TOPLAYICI EŞANJÖR ISI VERĐMĐ ve AKIŞ KATSAYISI Düz toplayıcı eşanjör ısı verimi katsayısı; F R G c = U L P [ ] (U F ' / G c ) 1 e L P G = Düz toplayıcının birim alanından geçen su debisi (kg h/m 2 ) c P = Suyun sabit basınçtaki ısınma ısısı (kcal/kgºc) dir. Düz toplayıcı akış katsayısı; F R F = / F

Şekil: DÜZ TOPLAYICININ EŞANJÖR ISI VERĐMĐ KATSAYISI

ÖRNEK D = 15 mm W = 15 cm δ = 1,5 mm (çelik) L = 10 cm (cam yünü) k = 0,035 kcal/mhºc (cam yünü) T = 10ºC T = 60ºC ε A P p = 0,1 k = 50 kcal/mhºc (sac) v = 5 m/s G = 0,01 kg/s m 2 h f,i = 1300 kcal/m 2 hºc olduğuna göre; 45º eğimle duran iki cam örtülü, 1 m 2 düz toplayıcının eşanjör verimi katsayısını bulunuz. Not: ihmal edilecektir. C b

Çözüm : = 1,9 kcal/m 2 hºc (grafikten) = 0,35 kcal/m 2 hºc (hesap) = 2,25 kcal/m 2 hºc (hesap) m = 5,48 (hesap) (W D) / 2 = 0,0675 F = 0,96 (şekil veya hesap) F = 0,96 (şekil veya hesap) = 0,93 (hesap) F = 0,97 (şekilden) F R U T U B U L F R F = / F ifadesi kullanılarak istenirse şekilden = 0,93 bulunur. F R

TOPLAYICI SAC SICAKLIĞI ĐLE TOZ ve GÖLGELEMENĐN ETKĐSĐ Toplayıcı sac sıcaklığı T P, su giriş sıcaklığı, T f,i değerinden yaklaşık 5 0 C fazla kabul edilerek hesap yapılır. Toz etkisinin genel olarak % 2 oranında ışınım azalmasına neden olduğu kabul edilmektedir. Düz toplayıcının mahfazasının yan duvarları ve camı tesbit etmek için kullanılan ara bölmeler gölge yaparak, ışınımı bir miktar azaltırlar. Bu engel nedeni ile düz toplayıcının veriminin %3 azaldığı kabul edilir.

YARARLI ISI Toplam kayıplar, ışınım enerjisinden çıkarıldıktan sonra kalan enerji, yararlı ısıdır; Q U = A F τ C R [ H ( α) U (T T )] A T net L f, i Q U = Yararlı ısı A C = Düz toplayıcı alanı F R = Eşanjör ısı verimi katsayısı H T (τ α) net = Toplam ışınım U L (T f, i T A ) = Düz toplayıcı ısı kayıpları

ĐSTANBUL DA AYLIK TOPLAM YARARLI ISI Örnek: Eşanjör: Sac-boru Yüzey : Seçici Toplayıcı alanı (A C ): 1 m 2 Yayma (ε P ): 0,1 Boru çapı (D) : 15 mm Yutma (α n ): 0,9 Eksen arası (W): 150 mm Üst örtü : 2 cam Sac malzemesi : Çelik Alt örtü : 10 cm cam yünü Sac kalınlığı (δ) : 1,5 mm Rüzgar : 3 m/s Sıvı : Su Su debisi: 0,015 kg/s m 2 Sistem: Pompalı

Şekil: ĐSTANBUL DA AYLIK TOPLAM YARARLI ISI

ĐSTANBUL DA AYLIK TOPLAM YARARLI ISI Seçici olmayan yüzey için hesaplar tekrarlanarak aşağıdaki şekilde bir nokta halinde gösterilmiştir. Seçici olmayan yüzeyin verdiği ısı seçici yüzeyden alınan ısının %63 kadarı olmaktadır.

Şekil:ĐSTANBUL DA KIŞ MEVSĐMĐĐÇĐN TOPLAM YARARLI ISI

KIŞ MEVSĐMĐ ĐÇĐN TASARIM ESASLARI 1 m 2 düz toplayıcı için su debisi 0,015 kg/s m 2 civarında olmalıdır. En az 0,01 kg/s m 2 olmalıdır. Seçici yüzey kesinlikle kullanılmalıdır. ε P = 0,1 ve α n = 0,9 değerlerinde tutulmalıdır. Đki cam kullanılmalıdır. Cam yünü kalınlığı 7 cm ve tercihen daha büyük olmalıdır. Sistemde pompa kullanılmalıdır. Eğim açısı = enlem + 15 0 kuralı kış aylarında uygulanmalıdır. Hata ± 15 0 olabilir.

KIŞ MEVSĐMĐ ĐÇĐN TASARIM ESASLARI Eşanjör ısı verimi katsayısı F R = 0,9 değerinin altında olmamalıdır. Rüzgar hızı Đstanbul için 3 m/s alınmalıdır. Düz toplayıcıya giren suyun sıcaklığının 50 0 C olarak seçilmesi yeterlidir. Duruma göre 40 60 0 C da seçilebilir. Sıcak su deposu hacmi düz toplayıcı alanına göre hesaplanır. 1 m 2 düz toplayıcı alanı için depo hacmi 50 75 litre arasındadır.