Güneş Enerjili Yer Çekimi Destekli Isı Borusunda Farklı Akışkanlar ve Farklı Tip Toplayıcı Kullanımının Performans Üzerine Etkisinin Deneysel Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, güneş enerjili yer çekimi destekli ısı borusunda farklı akışkanların ve farklı tip toplayıcıların performansları karşılaştırılmıştır. Çalışma akışkanı olarak saf su ile içerisine ağırlıkça %1 TiO2 ve %1 CuO nanoparçacıklar ilave edilen nanoakışkanlar kullanılmıştır. Nanopartiküllerin saf su ile homojen bir şekilde karışması ve kararlı olabilmesi için ultrasonik banyoda 2,5 saat boyunca karıştırılmıştır. Isı borusunun hacimsel olarak 1/3 kısmına üç farklı çalışma akışkanı doldurularak ısı borusu tasarım ve imalatı tamamlanmıştır. Toplam uzunluğu 43 cm olan ısı borularının performanslarının karşılaştırılması amacıyla 30 cm uzunluğundaki buharlaştırıcı bölümü vakumlu cam tüp içerisine, 11 cm uzunluğundaki yoğuşturucu bölümü ise 0.75 L hacimli su deposunun içine yerleştirilmiştir. Sadece parabolik odaklama ve hem parabolik odaklama hem de düzlemsel fresnel lensin kullanıldığı olmak üzere iki farklı toplayıcıda ısı boruları 45o açıda yerleştirilerek karşılaştırılmıştır. Lensin kullanılmadığı deneylerde verim CuO nanoakışkanı için 0.141, TiO2 nanoakışkanı ve saf su akışkanı için sırasıyla 0.130 ve 0.128 olarak hesaplanmıştır. Lensin kullanıldığı ikinci tip toplayıcı da ise CuO, TiO2 nanoakışkanları ve saf su akışkanı için sırasıyla verim 0.128, 0.123 ve 0.118 olarak hesaplanmıştır. Lens kullanımının odaklama etkisinden ziyade deneyin geneline bakıldığında gölgeleme etkisinin daha fazla olduğu ve verimi düşürdüğü anlaşılmıştır.

In this study, the performances of different fluids and various types of collectors in solar powered gravity assisted heat pipes are compared. Pure water and nanofluids, generated with adding 1% TiO2 and 1% CuO nanoparticles to pure water, were studied. The nanoparticles were mixed in the ultrasonic bath for 2.5 hours in order to be homogeneous and stable. The design and manufacture of the heat pipe was completed by filling three different working fluids to the 1/3 part of the heat pipe by volume. In order to compare the performances of heat pipes with a total length of 43 cm, the 30 cm long evaporator section was placed in a vacuum glass tube and the 11 cm long condenser section was placed in a 0.75 L water tank. In two different collectors, which are only parabolic focusing and both parabolic focusing and planar Fresnel lens, heat pipes were placed at 45 degrees angle and compared. In experiments where the lens was not used, the efficiency was calculated as 0.141 for CuO nanofluid, 0.130 for TiO2 nanofluid, and 0.128 for pure water. For the second collector type with the lens, the efficiency was calculated as 0.128, 0.123 and 0.118 for CuO, TiO2 nanofluids and pure water, respectively. Considering the overall experiment rather than the focalization effect of lens use, it was understood that the shading effect was higher in lens use and it decreased the efficiency.