KONİK YÜZEY GEOMETRİLİ GÜNEŞ ENERJİLİ HAVA KOLLEKTÖRÜNÜN DİKEY UYGULAMADA ISIL VERİM ANALİZİ

Benzer belgeler
Trapez Yutucu Plakalı Güneş Enerjili Hava Kollektörünün Isıl Veriminin Deneysel Olarak İncelenmesi

Güneş Enerjili Hava Kollektöründe Selektif Boya Kullanımının Isıl Verime Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

YUTUCU PLAKA ÜZERİNE KONİK YAYLARIN YERLEŞTİRİLDİĞİ GÜNEŞ ENERJİLİ HAVA KOLLEKTÖRÜNÜN ISIL VERİM ANALİZİ VE YAPAY SİNİR AĞLARI İLE MODELLENMESİ

Güneş Enerjili Hava Kollektöründe Akış Yerinin Isıl Verime Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Havalı Güneş Kolektörlerinde Farklı Bağlantı Şekillerinin Isıl Performansa Etkisinin Deneysel Analizi

Abs tract: Key Words: Elif ŞAHİN Erkan DİKMEN Arzu ŞENCAN ŞAHİN

Şekil-1 Yeryüzünde bir düzleme gelen güneş ışınım çeşitleri

YATAY JALUZİLİ, AKTİF GÜNEŞ ISITICILI, HAVA-TUTUCULU PENCERENİN ISIL PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Teknik Eğitim Fakültesi, Makina Eğitimi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Eğitimi A.B.

KLİMA SANTRALLERİNDEKİ BOŞ HÜCRELER İÇİN TASARLANAN BİR ANEMOSTAT TİP DİFÜZÖRÜN AKIŞ ANALİZİ

MAHAL ISITMASINDA KULLANILAN HAVALI GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİ ve ADIYAMAN ŞARTLARINDA PERFORMANSININ İNCELENMESİ

Bir Havalı Güneş Kollektörünün Tasarımı, İmalatı ve Deneysel Analizi

GÜNEŞ ENERJİLİ HAVALI KOLLEKTÖRLERDE V DİZİLİMLİ ÇUBUKLARIN TERMAL VE TERMOHİDROLİK VERİME ETKİSİ

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

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

Vakum Tüplü Kollektörlerin Güneş Havuzu Performansı Üzerine Etkisi.

Hava Isıtmalı Güneş Kollektölerinde Dolomit Tuğlalarının Kullanılabilirliğinin Belirlenmesi

GÜNEŞ ENERJİSİ Termal Sistemler SOLİMPEKS AKADEMİ İZMİR

Abs tract: Key Words: Abdullah YILDIZ Mustafa Ali ERSÖZ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

FARKLI TİPTE MODELLENMİŞ GÜNEŞ DUVARLARININ ISIL PERFORMANSININ SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Yrd. Doç. Dr. Tolga DEMİRCAN. Akışkanlar dinamiğinde deneysel yöntemler

Mekân İçerisindeki Radyatörlerin Etrafındaki Engellere Göre Isıl Veriminin İncelenmesi

Isıtma Sistemlerinde Kullanılan Plakalı Isı Değiştiricilerin Termodinamik Analizi

Radyatör Arkalarına Yerleştirilen Yansıtıcı Yüzeylerin Radyatör Etkisi

Dr. Fatih AY. Tel:

RADYATÖR ARKALARINA YERLEŞTİRİLEN YANSITICI YÜZEYLERİN RADYATÖR ETKİNLİĞİNE ETKİSİ

Performans Tabloları Yalınkat Camlar

Abs tract: Key Words: Hakan KARAKAYA Doç. Dr. Aydın DURMUŞ ÖZET

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

ÖZGEÇMİŞ. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Osmaniye/Türkiye Telefon : /3688 Faks :

Abs tract: Key Words: Yrd.Doç.Dr.Fevzi GÜLÇİMEN Yrd.Doç.Dr. Ayla DURMUŞ Doç.Dr. Aydın DURMUŞ

TABİİ DOLAŞIMLI, ENDİREKT ISITMALI PRİZMATİK TİP KOLLEKTÖRLÜ GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

Bina Cephelerinde Yalıtım Yerine Trombe Duvar Kullanımının İncelenmesi

Burdur İli Güneşlenme Değerlerinin Yapay Sinir Ağları Metodu İle Tahmini. Teknolojisi Bölümü, Burdur, Kaynakları Bölümü, Burdur,

AİLE TİPİ BİR GÜNEŞLİ KURUTUCUNUN GELİŞTİRİLMESİ

Güneş Enerjili Su Isıtma Sisteminin Deneysel İncelenmesi

ISSN : adikici1@firat.edu.tr Elazig-Turkey SPİRAL BORULU GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ VERİMİNİN DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI

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

ÇİMENTO BASMA DAYANIMI TAHMİNİ İÇİN YAPAY SİNİR AĞI MODELİ

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

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

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

YAPI TEKNOLOJİSİNDE YENİLENEBİLİR ENERJİ VE ALTERNATİF SİSTEMLER

PREFABRİK YAPI A.Ş. EKO KONTEYNER PROJESİ ENERJİ MODELLEMESİ RAPORU

AYRIK VE BİRLEŞİK ISI BORULU KOLLEKTÖR VERİMLERİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

GIDA KURUTMA SİSTEMLERİNDE KULLANILAN HAVALI GÜNEŞ ENERJİSİ TOPLAYICILARI

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Serhat ŞENGÜR

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

Makale. ile ihtiyacın eşitlendiği kapasite modülasyon yöntemleri ile ilgili çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiştir

Yatay Katmanlı Topraklarda Katman Fiziksel Özelliklerinin Toprak Sıcaklığına Etkisi

ISSN : Isparta-Turkey YAPAY SĠNĠR AĞLARI (YSA) YÖNTEMĠ ĠLE GLOBAL RADYASYON TAHMĠNĠ

Yrd.Doç. Dr. Tülin ÇETİN

HAVADAN HAVAYA ISI GERİ KAZANIM CİHAZLARININ TS EN 308 STANDARTINA GÖRE VERİM TESTLERİNİN YAPILMASI

Onur Özsolak 1 ENGINEERING SCIENCES Mehmet Esen 2 Received: May 2011 Sutcu Imam University 1 Accepted: July 2011 Firat University 2

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

DOĞAL DOLAŞIMLI, DOLAYLI VE FARKLI TİPTEKİ GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİNİN DENEYSEL KARŞILAŞTIRILMASI

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

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

Farklı Plaka Yüzey Açısına Sahip Plakalı Isı Değiştiricilerin Ekserji Analizi

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI LABORATUVARI DOĞAL VE ZORLANMIŞ TAŞINIM DENEY FÖYÜ

SOĞUTMA EĞİTİM SETİ ŞEMASI. 2 kompresör. t 1

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

RADYATÖR ARKASINDAKİ DUVARDAN ISI KAYBININ YANSITICI/YUTUCU YÜZEY KULLANILARAK ÖNLENMESİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Afyon Kocatepe Üniversitesi 7 (2) Afyon Kocatepe University FEN BİLİMLERİ DERGİSİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

Beton Mekanik Özelliklerinin Taze Beton Özelliklerinden Yararlanılarak Yapay Sinir Ağları İle Tahmini ÖZET

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

Hava Isıtmalı Güneş Kollektörlerin de Güneş Takip Mekanizması Kullanımı

EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 7-1 Yıl:

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,


AYDIN İLİNDEKİ JEOTERMAL ENERJİ KAYNAKLARININ SERA ISITMAK AMACIYLA KULLANIMI ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

Erdem Işık Accepted: January ISSN : erdemis@firat.edu.tr Elazig-Turkey

VAKUM TÜPLÜ KOLEKTÖRLERİYLE DÜZLEM KOLEKTÖR VE GÜNEŞ HAVUZUNDAN OLUŞAN SİSTEMİN ISITMA PERFORMANSI

ÖZGEÇMİŞ. Yardımcı Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi

ISI BORULU GÜNEŞ ENERJİLİ SU ISITMA SİSTEMLERİNDE SOĞUTUCU AKIŞKAN R 22 KULLANIMININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

TOA06 SÜRÜKLENME KANALLI TAŞKIN YATAKLARDA MİNİMUM TAŞKINLAŞMA HIZININ BELİRLENMESİ

SOLAREX İSTANBUL Güneş Enerjisi & Teknolojileri Fuarı

Orifis, Nozul ve Venturi Tip Akışölçerler

Politeknik Dergisi, 2017; 20 (2) : Journal of Polytechnic, 2017; 20 (2) : (Geliş/Received : ; Kabul/Accepted :

Kutu Tipi Güneş Enerjili Pişirme Sistemlerinin Karabük Şartlarında Kullanılabilirliğinin Deneysel Olarak Đncelenmesi

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ISI İLETİMİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

Çeşitli Eğimlerdeki Yüzeylere Gelen Güneş Işınımı Şiddetinin Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgelerindeki Bazı Đller Đçin Analizi

HELİSEL BORULARDA AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN İNCELENMESİ. Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makina Eğitimi Bölümü, 23119, Elazığ

FARKLI ISI EŞANJÖRLERİNE SAHİP KOMBİ CİHAZLARININ PERFORMANSLARININ DENEYSEL OLARAK KARŞILAŞTIRILMASI

BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ

LAZER FLAŞ YÖNTEMİNİ KULLANARAK MALZEMELERİN ISI İLETİM KATSAYISININ DENEYSEL OLARAK TAYİN EDİLMESİ VE ÖRNEK BİR UYGULAMA

FARKLI TİPTEKİ KOLEKTÖRLERİN ENERJİ, EKSERJİ VE EKONOMİK ANALİZİ

Toprak Enerjisi Destekli, Isı Geri Kazanımlı ve Havalı Güneş Kollektörlü Bir Isıtma Sisteminin Deneysel Analizi

BİR GÜNEŞ TOPLACININ DENEYSEL ANALİZİ

Elazığ iklim koşullarında sıcak sulu güneş kolektörlerine ilişkin verimlerin araştırılması

Isı transferi (taşınımı)

Etem Sait ÖZ Engin ÖZBAŞ Ramazan DÜNDAR ÖZET

Transkript:

KONİK YÜZEY GEOMETRİLİ GÜNEŞ ENERJİLİ HAVA KOLLEKTÖRÜNÜN DİKEY UYGULAMADA ISIL VERİM ANALİZİ Mesut ABUŞKA*, Mehmet Bahatin AKGÜL**, Volkan ALTINTAŞ*** *Celal Bayar Üniversitesi Akhisar Meslek Yüksek Okulu Makina Bölümü 45200 Akhisar, Manisa, mesut.abuska@cbu.edu.tr ** Celal Bayar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü 45000 Muradiye, Manisa, mbakgul@cbu.edu.tr *Celal Bayar Üniversitesi Akhisar Meslek Yüksek Okulu Bilgisayar Bölümü 45200 Akhisar, Manisa, volkan.altintas@cbu.edu.tr Özet: Bu çalışmada, güneş enerjili hava kollektörünün (GEHK) ısıl veriminin artırılmasına yönelik olarak yutucu plaka üzerine konik engeller yerleştirilmiştir. İmal edilen konik yüzey geometrili yutucu plakalı kollektörün ısıl performansı deneysel olarak test edilmiştir. Karşılaştırma için düz yutucu plakalı kollektör kullanılmıştır. Yapılan deneylerde kollektörlerin eğimi 86 olarak ayarlanmıştır. Deneyler kollektör debisi 0.06 kg/s olarak ayarlanmıştır. Deneyler Manisa da ve Mayıs ayında yapılmıştır. Deneylerde havanın kollektöre giriş ve çıkış sıcaklığı, global radyasyon, kollektörden havanın çıkış hızı, yutucu plaka sıcaklığı, kollektör kasası dış yüzey sıcaklığı ve saydam örtü sıcaklığı ölçülmüştür. Yapılan ölçümlere dayalı olarak ısıl verimi hesaplanmıştır. Elde edilen deneysel verilerle sistemin yapay sinir ağları (YSA) modülü oluşturularak ısıl verim farklı giriş parametreleri için belirlenmiştir. Konik yüzey geometrili ve düz yutucu plakalı kollektörün ortlama ısıl verim değerleri sırasıyla %62 ve %30 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca YSA modelinin, konik yüzey geometrili GEHK nün ısıl verimini başarıyla tahmin ettiği belirlenmiştir. Anahtar Kelimler: Güneş enerjili hava kollektörü, konik yüzey, ısıl verim, yapay sinir ağları. THERMAL EFFICIENCY ANALYSIS OF SOLAR AIR COLLECTOR WITH CONICAL SURFACE GEOMETRY FOR VERTICAL APPLICATION Abstract: In this study, the solar air collector (SAC) was placed on conical obstacles in order to increase the thermal efficiency of the absorber. Thermal performance of the manufactured conical surface geometry absorber plate collectors tested experimentally. Flat plate collector absorber is used for comparison. In experiments the slope of the collector is set to 86. In experiments air flow rate of 0.06 kg/s is set. Experiments were carried out in May in Manisa. In the experiments, air collector inlet and outlet temperatures of global radiation, the exit velocity of air from the collector, the absorber temperature, the collector boxes outside surface temperature of the transparent cover and the temperature was measured. The thermal efficiency was calculated based on the measurements. The system obtained with experimental data Artificial neural networks (ANN) thermal efficiency is determined by forming modules for different input parameters. Conical surface geometry and a flat absorbing plate collectors thermal efficiencies values were determined as 62% and 30% respectively. Also ANN model of the conical surface geometry is determined that SAC's successfully predicted the thermal efficiency. Keywords: Solar air collector, conical surface, thermal efficiency, artificial neural networks. 1. GİRİŞ Dünya da güneş enerjisinden kullanımı ve talebi artmaktadır. Türkiye de güneş enerjisinden kullanımı genellikle sıcak su hazırlama şeklindedir. Güneş enerjisinin diğer bir kullanım şekli olan hava ısıtma önem kazanmaya başlamıştır. GEHK leri genellikle mahal ısıtma ve tarımsal ürünlerin kurutulmasında kullanılmaktadır. Türkiye'nin; Ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7.2 saat), Ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kwh/m²-yıl (günlük toplam 3.6 kwh/m²) olduğu tespit edilmiştir. Manisa için Mayıs ayı, 5.94 kwh/m 2 global radyasyon ve 9.49 saat güneşlenme süresi ortalama değerlerine sahiptir (İnternet, 2007). GEHK leri uzun ömürlü, hafif, korozyon gibi problemleri olmayan düşük maliyetli basit cihazlardır. 1

Geleneksel bir GEHK etrafı iyi yalıtılmış bir kasa, bu kasa içine yerleştirilen bir yutucu plaka ve en üste ise bir saydam örtüden meydana gelir. Hava akımının doğal veya cebri olması durumuna göre de sistemde bir fan yer alır. GEHK nde yutucu plaka ve hava arasındaki ısı transfer katsayısı düşüktür. Bu nedenle GEHK yüksek ısıl verim değerlerinde çalışamamaktadır. Literatürde, yutucu plaka ve hava arasındaki ısı taşınım katsayısını iyileştirmek için çok sayıda düzenleme önerilmiştir. Yutucu plaka formunun değiştirilmesi de performans önemli iyileştirme metotlarından biridir. Hatami ve Bahadorinejad (2008), düz yutucu plakalı GEHK nü dikey konumda altı farklı durum için test ederek doğal konveksiyon ısı transfer katsayılarını değerlendirmişlerdir. Rodrigues vd., bir binanın güney duvarına dikey olarak monte edilmiş GEHK nün doğal konveksiyon şartlarında numerik analizini yapmışlardır. Onur vd., dikey panjurlu pencere tip hava kollektörünün ısıl verimini cebri konveksiyon şartlarında deneysel olarak incelemişlerdir. Naphon (2005), iki geçişli bir GEHK nde yutucu plaka üzerine boyuna doğrultuda kanatçıklar yerleştirerek ısıl verimin değişimini nümerik olarak incelemiştir. Çalışmaya göre kanatçık sayısının ve yüksekliğinin artması ile ısıl verimin arttığını belirtmiştir. Hachemi (1999), yutucu plaka üzerine paralel kanatçıklar yerleştirerek ısıl performansı deneysel olarak incelemiştir. Hava akışına paralel olarak yerleştirilen ofset tipteki kanatçıkların ısıl verimi ciddi ölçüde arttırdığını belirtmiştir. Aldabbah vd. (2010), tek ve çift geçişli GEHK nde akışkan yatağı olarak tel örgü kullanmışlar ve bunun performansını deneysel olarak test etmişlerdir. Tel örgü yapısı ile ısıl verimin konvansiyonel yapıdaki düz absorber plakalı güneş kollektörlerine kıyasla önemli bir ölçüde arttığını gözlemlemişlerdir. Esen (2008), GEHK nde yutucu plakanın her iki yüzeyine de farklı şekillerdeki engelleri yerleştirerek enerji ve ekserji analizi yapmıştır. Çalışmada engellerin şekline göre ısıl performansın düz absorber plakalı duruma göre arttığını belirtmiştir. Benli (2013a), farklı şekillerdeki yutucu plaka yüzeylerine sahip kollektörlerin ısıl verimlerini deneysel olarak incelemiştir. Yutucu plaka üzerinde bulunan engellerin artmasıyla ısı transferinin arttığını fakat bunun yanında basınç kayıplarının da önemli ölçüde büyüdüğünü tespit etmiştir. Akpınar ve Koçyiğit (2013), çalışmasında dört farklı yutucu plaka tipinin ısıl verimini deneysel olarak araştırmışlardır. Yutucu plaka tipi olarak üçgen, yaprak, dikdörtgen engelli ve düz tip yutucu plakalarda en yüksek ısıl verim değerinin yaprak tip yutucu plakalı kolektörde belirlemişlerdir. Benli (2013b), iki farklı tip GEHK nün ısıl verimini deneysel olarak incelemiştir. Çalışmasında ısıl verimin modellemesi için YSA nı kullanmıştır. YSA nın güneş kollektörlerinde ısıl verimini tespit etmede kullanılabileceğini vurgulamıştır. Esen vd. (2009), GEHK nün ısıl verimini deneysel olarak incelemiş ve sistemin YSA modelini oluşturmuştur. Çalışmasında YSA nın ısıl verimi yüksek bir hassasiyetle tahmin ettiğini belirlemişlerdir. Abuşka vd. (2014), çalışmalarında trapez yutucu plakalı kolektörün ısıl verimini deneysel olarak belirlemişler ve YSA ile modelini kurarak karşılaştırma yapmışlardır. Bu çalışmada ısıl verim artışı sağlayacak yeni bir yutucu plaka tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Tasarlanan kollektörün ısıl verimi hem deneysel olarak hem de YSA ile modellenerek karşılaştırılmıştır. 2. MATERYAL VE METOD Bu çalışmada, düz yutucu plakalı ve konik yüzey geometrili yutucu plakalı GEHK nün performansı dikey konumda deneysel olarak test edilmiştir. Kollektörler ana hatları ile kasa, yutucu plaka, saydam örtü ve yardımcı elemanlardan oluşmuştur. Tablo 1. de imalatı yapılan kollektörlerin teknik özellikleri, Şekil 1. de kollektörlerin kesit görünüşü, Şekil 2. ve 3. de kurulan deney setinin resmi ve imal edilen konik engellerin detay resmi verilmiştir. Kollektörler izolasyon ve montaj hatalarına karşı termal kamera yardımı ile test edilmiş ve gerekli iyileştirmeler yapılmıştır. Düz yutucu plakalı kollektör Model I, konik yüzey geometrili yutucu plakalı kollektör Model II olarak isimlendirilmiştir. Tablo 1. Kollektör teknik özellikleri Sistem Elemanları Kollektör kasası İzolasyon Yutucu Plaka Akış tipi Teknik Özellikleri 1000x2000x200 mm ölçülerinde, 0.8 mm kalınlığında çelik sac. Taban ve yanlarda 50 mm cam yünü. 900x1900x1 mm, alüminyum. Yutucu plakanın üstünden Saydam Örtü 900x1900x3.2 mm ölçülerinde prizma desenli düşük demirli temperli buzlu cam. <0.002 %Fe 2 O 3, Gün ışığı geçirgenlik T d65 : %92 ve Güneş enerjisi geçirgenlik T sol : %90.7. Sızdırmazlık Epdm fitil ve silikon. Yutucu plaka boyası Selektif boya, emissivite-ε:0.20-0.49, absorbtivite-α:0.88-0.94. Fanlar 2x35 W, 225 m 3 /h, AC 220V, d: 60 mm, l: 300 mm çapraz akışlı fan Şekil 1. Kollektör kesit detayları (Model I ve Model II) 2

Şekil 4. Konik yüzey geometrili yutucu plaka çizimi Şekil 2. Güneş enerjili hava kolektörü deney seti resmi Şekil 5. Konik yüzey geometrili yutucu plaka resmi Şekil 3. Yutucu plaka konik engel detay çizimi Yutucu plaka, kollektör performansını etkileyen en önemli bileşenlerden biridir. Yutucu plaka üzerindeki ısıl direnci düşürmek için alüminyumdan imal edilen 50mm taban çapında ve yüksekliğinde konik şekilli engeller yerleştirilmiştir. 1 mm kalınlığındaki yutucu plakadan lazer kesim makinesinde koni açılımları ve koni yerleşim yerleri kesilmiştir. Elde edilen koni açılımları konik formda bükülerek oksi-lpg kaynağında birleştirilmiş ardından elde edilen konik engelller yutucu plaka üzerine oksi-lpg kaynağı ile birleştirilmiştir. Elde edilen konik engeller oluşan sıralar yutucu plaka üzerine çapraz şekilde konumlandırılarak daha fazla türbülans oluşturması amaçlanmıştır. Şekil 3.'de gösterilen bu engeller, 1mm kalınlığındaki alüminyumdan imal edilmiştir. Yutucu plaka üzerinde toplam 162 adet konik engel engel Şekil 4.'de gösterildiği gibi yerleştirilmiştir. Şekil 5.'de ise imal edilen konik yutucu plakanın resmi verilmiştir. Deneyler Mayıs 2015 de çift tekerrürlü olarak açık hava koşullarında 09:00 17:00 saatleri arasında yapılmıştır. Global radyasyon değeri kollektör üstüne monte edilerek pironometre ile ölçülmüştür. Hava hızı kollektör çıkışına yerleştirilen iki adet hotwire tipi anemometre ile ölçülerek ortalaması alınmıştır. Kollektör hava çıkış (ikişer adet), çevre sıcaklığı, kollektör kasası sıcaklığı ve saydam örtü sıcaklığı PT1000 tipi prob ile ölçülmüştür. Yutucu plaka yüzey sıcaklıkları (üç noktadan) T tipi ısıl çift kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerde 4 kanallı sıcaklık sıcaklık ve 16 kanallı universal tip datalogger kullanılmıştır. Dataloggerlerın veri kaydetme aralığı 5 dakika olarak ayarlanmıştır. Kollektör fanları dimmer kullanlarak hava debileri eşitlenmiştir. Kollektör eğimleri 86 olarak ayarlanmıştır. Deney seti ölçüm noktaları Şekil 6. da verilmiştir. Deney setinde aşağıdaki parametreler ölçülmüştür; 1. Global ışınım değeri, (I - W/m 2 ) 2. Kollektör giriş havası sıcaklığı, (T i - C) 3-4. Kollektör çıkış hava hızı, (V- m/s) 5-6. Kollektörden çıkış hava sıcaklığı, (T o - C) 7-8-9. Yutucu plaka yüzey sıcaklığı, (T a, T b, T c - C) 10. Saydam örtü yüzey sıcaklığı (T g - C) 11. Kollektör kasası arka yüzey sıcaklığı (T kol - C) 3

kesit alanı (m 2 ) dir. Termodinamiğin I. kanunundan faydalanarak kollektörün ısıl verimi (3.3) şeklinde belirlenir. Burada, η ısıl verimi, I kollektör yüzeyine gelen güneş ışınımı (W/m 2 ), A C ise kollektör yüzey alanıdır (m 2 ). 4. HAVA KOLLEKTÖRÜNÜN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE MODELLENMESİ Şekil 6. Kollektör ölçüm noktaları Deneylerde kullanılan test cihazlarının kontrolü uygulamalı olarak kapalı ortamda yapılmıştır. Hava hızı ölçümü için 0.20-40 m/s ölçüm aralıklı ve ± (0.2m/s + %3 ö.d.) hassasiyetli hotwire tip anemometre kullanılmıştır. Hava sıcaklık ölçümü için, -80+200 C ölçüm aralıklı ve ±0.15 C hassasiyetli sıcaklık probu kullanılmıştır. Global radyasyon miktarı ölçümü için 0-2000 W/m 2 ölçüm aralıklı ve 10 W/m 2 hassasiyetli piranometre kullanılmıştır. Yüzey sıcaklık ölçümü için - 30+200 C aralıklı ve ±0.15 hassasiyetli PT1000 tip yüzey sıcaklık probu kullanılmıştır. Kollektör termal tetkikleri ise -20+350 C aralıklı ve ±%2 hassasiyetli termal kamera ile yapılmıştır. Yapay sinir ağları, insan beyninin çalışmasını modelleyen bir yapı olarak tanımlanabilir. YSA, yapay sinir hücrelerinin birbirleri ile farklı şekillerde bağlanmasından oluşur ve katmanlar şeklinde düzenlenir [17]. Yapay sinir ağları, örüntü tanıma, tahmin etme, sınıflandırma vb. geniş uygulama alanına sahiptir. Yapay sinir ağları, insanlara benzer olarak örnekler ile öğrenirler. Bu nedenle veri seti, eğitim ve test kümesi olarak iki kısma ayrılır [18]. Eğitimin amacı, ağırlıkların değerlerini ayarlayarak ağın kendisinden istenen tahminlerde hataları en aza indirgemektir. Eğitim kümesi, girdi ve çıktı bilgilerinden oluşmaktadır. Test kümesini ise eğitimde kullanılmayan farklı girdi bilgileri oluşturmaktadır. Yapay sinir ağları giriş katmanı, gizli katmanlar ve çıkış katmanından oluşmaktadır. Yapay sinir ağlarının yapısı Şekil 7. de gösterilmektedir. 3. ISIL VERİM ANALİZİ Güneş enerjili hava kolektöründe faydalı enerji, kollektörden geçen akışkanın giriş ve çıkış sıcaklığına bağlı olarak, (3.1) şeklinde hesaplanır. Burada, kollektörden geçen havanın kütlesel debisi (kg/s), havanın özgül ısısıdır (J/kgK), T i ve T o sırasıyla kollektör hava giriş ve çıkış sıcaklıklarıdır ( C). Kollektörden geçen havanın kütlesel debisi ise, (3.2) şeklinde hesaplanır. Burada ρ havanın yoğunluğu (kg/m 3 ), V hava akış hızı (m/s), A k ise kollektörün çıkış Şekil 7. Yapay Sinir Ağları Yapısı Sistemde, yapay sinir ağları beş giriş ve iki çıkış olarak modellenmiştir. Havanın kollektöre giriş sıcaklığı (Ti), yutucu plaka yüzey sıcaklıkları (T a, T b ve T c ), global radyasyon (I) değeri giriş bilgisi olarak alınmıştır. Çıkış bilgisi olarak kollektör havası çıkış sıcaklığı (T o ) ve ısıl verim (η) kullanılmıştır. Yapay sinir ağlarının modellenmesinde MATLAB 2013a yazılımı kullanılmıştır. Bilgi kümesinde 79 adet giriş ve çıkış bilgisi bulunmaktadır. Bu bilgilerden 55 i eğitim işleminde kullanılmıştır. 24 u ise test işleminde kullanılmıştır. Öğrenme algoritması olarak Feed Forward Back Propagation algoritması kullanılmıştır. Farklı algoritmalarda ve katman sayılarında ağ modellenmiştir. Farklı modellemeler sonucunda elde edilen grafikler Tablo 2. de gösterilmiştir. 4

Tablo 2. Eğitim Parametreleri ve YSA Yapısı Katman Sayısı 3 YSA Katmanlardaki Nöron Sayısı 8-8,10-2 Ağırlık Değerleri Aktivasyon Fonksiyonu Öğrenme Fonksiyonu Öğrenme Oranı 0.8 Random Logsig Mean-Squared Error 1e-06 Backpropagation YSA ile GEHK nün modellenmesinden elde edilen sonuçların doğruluk oranlarını root mean square error (RMSE) ve eğitim the coefficient of multipledeterminations (R 2 ) yöntemleri kullanılarak belirlenmiştir. Şekil 8. Işınımın zamana göre değişim grafiği Şekil 9. da kollektör giriş ve çıkış sıcaklıkları verilmiştir. (4.1) (4.2) 5. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Yapılan ölçümler sonucunda belirlenen verim değerlerinin maksimum, minimum ve ortalama değerleri Tablo 3. de verilmiştir. Tablo 3. Deney verilerinin en düşük, en yüksek ve ortalama değerleri Veriler En düşük En yüksek Ortalama I 109.6 541.8 390.8 T i 22.1 31.1 27.6 T o1 25.0 24.7 31.5 T o2 27.2 38.5 35.1 T 1a 21.7 43.0 35.7 T 1b 24.0 52.1 42.3 T 1c 22.8 44.8 37.5 T 2a 20.6 38.7 32.6 T 2b 21.1 42.2 35.6 T 2c 21.9 43.5 36.5 T g1 27.4 42.7 37.7 T g2 26.4 38.8 35.1 T kol1 27.6 37.1 33.4 T kol2 27.2 35.9 32.8 η 1 11 51 30 η 2 47 88 62 Şekil 8. de güneş ışınımının zamana göre değişimi verilmiştir. Şekil 9. Kollektör giriş ve çıkış sıcaklıkları grafiği Şekil 10. da ise her iki kollektöre ait yutucu plaka yüzey sıcaklıklarının zamana göre değişimi verilmiştir. Şekil 10. Yutucu plaka sıcaklıkları grafiği Şekil 11. de kollektörler camlarının yüzey sıcaklıkları grafiği verilmiştir. 5

6. SONUÇ Şekil 11. Kollektör camları yüzey sıcaklıkları grafiği Şekil 12. de kollektörler kasaları arka yüzey sıcaklıkları grafiği verilmiştir. Bu çalışmada düz yutucu plakalı ve konik yüzey geometrili güneş enerjili hava kolektörleriyle yapılan deneylerde ölçüm parametrelerine bağlı olarak termal verim hesaplanmıştır. Ortalama değerler ile Model I - düz yutucu plakalı kolektörde ısıl verim %30 iken, Model II konik yutucu plakalı kolektörde %62 olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak konik yutuculu güneş enerjili hava kollektörünün yutucu plaka yüzey alanı daha büyük olduğu için ısıl veriminin düz yutucu plakalı kollektöre göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ayrıca konik yutucu plakalı kollektör için YSA ile modellenen verim değerinin %99 oranında tutarlılık gösterdiği tespit edilmiştir. TEŞEKKÜR Bu çalışma, 2013-024 numaralı proje kapsamında Celal Bayar Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir KAYNAKLAR İnternet, 2007, Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü, Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası, www.eiei.gov.tr. Naphon P., 2005, On the performance and entropy generation of the double-pass solar air heater with longitudinal fins, Renewable Energy, 30:1345 57. Hachemi A., 1999, Experimental study of thermal performance of offset rectangular plate fin absorberplates, Renewable Energy, 17(3):371 84. Şekil 11. Kollektör kasaları yüzey sıcaklıkları grafiği Şekil 12. de kollektörlerin ısıl verim grafikleri verilmiştir. Hatami N. And Bahadorinejad M., 2008, Experimental determination of natural convection heat transfer coefficient in a vertical flat plate solar air heater, Solar Energy, 82, 903-910. Rodrigues A.M., Piedade A.C., Lahellec A. And Grandpeix J.Y., 2000, Modelling natural convection in a heated vertical channel for room ventilation, Building and Environment, 35, 455-469. Onur N., Sivrioğlu M. And Turgut O., 1996, An experimental study on air window collector having a vertical blind for active solar heating, Solar Energy, 57, 375-380. Aldabbagh L.B.Y., Egelioglu F., lkan M., 2010b, Single and double pass solar air heaters with wire mesh as packing bed, Energy, 35, 3783 3787. Şekil 12. Kollektörin ısıl verim grafiği Esen H., 2008, Experimental energy and exergy analysis of a double-flow solar air heater having different obstacles on absorber plates, Building and Environment, 43, 1046 1054. Benli H., 2013a, Experimentally derived efficiency and exergy analysis of a new solar air heater having different surface shapes, Renewable Energy, 50, 58 67. 6

Akpinar, E.K., Koçyiğit F., 2013, Experimental investigation of thermal performance of solar air heater having different obstacles on absorber plates, Int. Com. In Heat and Mass Transfer, 37, 416-421. Benli, H., 2013b, Determination of thermal performance calculation of two different types solar air collectors with the use of ANN, Int. Jo. of Heat and Mass Transfer, 60, 1-7. Esen H., Özgen F., Esen M., Sengur A., 2009, Artificial neural network and wavelet neural network approaches for modelling of a solar air heater, Expert System with Applications, 36, 11240-11248. Abuşka M., Altıntaş V., Akgül M. B., 2014, The modelling of solar air collector with thermal efficiency analysis and artificial neural networks, Thermam 2014 and 3rd Rostocker Symposium on Thermophysical Properties for Technical Thermodynamics, p. 59-66, 12-15 June 2014, İzmir. Volkan ALTINTAŞ 1983 yılı Aydın doğumludur. 2005 yılında SDÜ Teknik Eğitim Fakültesi Elektronik Bilgisayar Eğitimi Bölümü Bilgisayar Sistemleri Öğretmenliği Anabilim Dalında lisans, 2014 yılında SDÜ Elektronik Bilgisayar Eğitimi Bölümünde yüksek lisansını tamamlamıştır. 2005-2009 yılları arasında MEB de Teknik Öğretmen olarak görev yapmıştır. 2009 yılından beri CBÜ Akhisar MYO Bilgisayar Programcılığı Bölümünde Öğretim Görevlisi Olarak görev yapmaktadır. Yapay Sinir Ağları ve Genetik Algoritmalar konularında çalışmaktadır. Özdemir, V., 2011, Determination of Turkey's carbonization index based on basic energy indicators by ANN, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 26, 1, 9-15. Findik T., Taşdemir Ş. and Şahin, İ., 2010, The use of artificial neural network for prediction of grain size of 17-4 ph stainless steel powders, Sci. Research and Essays, 5, 11, 1274-1283. Mesut ABUŞKA 1978 yılı Elazığ doğumludur. 1999 yılında Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü Tesisat Öğretmenliği Anabilim Dalında lisans, 2002 yılında Marmara Üniversitesi Makine Eğitimi Bölümünde yüksek lisans ve 2010 yılında Gazi Üniversitesi Makine Eğitimi Bölümünde doktora eğitimini tamamlamıştır. 1999-2011 yılları arasında MEB de Teknik Öğretmen olarak görev yapmıştır. 2011 yılından beri CBÜ Akhisar MYO Makine Bölümünde Yrd. Doç. Dr. Olarak görev yapmaktadır. Güneş enerjisi ve kurutma konularında çalışmaktadır. Mehmet Bahattin AKGÜL 1984 yılı Manisa doğumludur. 2006 yılında SDÜ Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümünü bitirmiştir. CBÜ Makine Mühendisliği Bölümünde 2008 yılında Yüksek Mühendis, 2013 yılında Doktor unvanını almıştır. 2014 yılından beri CBÜ Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Enerji Anabilim Dalı nda Yrd. Doç. Dr. olarak görev yapmaktadır. Isı transferi ve akışkanlar mekaniği konularında çalışmaktadır. 7