Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PARABOLİK GÜNEŞ KOLEKTÖRÜ ISIL ANALİZİ
İbrahim ERCİYAS
Kemal Ersin ERİÇYEL
Uğur KARAGÖZ
İçerik
• Parabolik Güneş Kolektörü Nedir?
• Sistem Bileşenleri
• Sistemin Çevrimi
• Dünyadaki Uygulamaları
• Parametrik Hesaplamalar
• Elde Edilen Grafikler
1
Tezin Amacı
Parabolik güneş kolektöründe tasarım ve çalışma parametrelerinin sistem performansına etkisinin Engineering Equation Solver (EES) paket programıyla bilgisayar ortamında incelenmesi amaçlanmıştır.
2
Neden Parabolik Güneş Kolektörü
• Yatırım ve birim maliyet açısından avantajlı ve yaygın olarak kullanılan bir sistemdir.
• En olgunlaşmış güneş enerjisi teknolojisi parabolik oluk sistemidir.
• Güneş izleme sistemleri sayesinde gün boyu gün ışığından iyi bir şekilde yararlanır.
• Yüksek sıcaklıklara çıkılabildiğinden elektrik üretiminde kullanılabilir.
3
Kolektör Tipleri
Işın
Yoğunlaştırmasız
Işın Yoğunlaştırmalı
Çizgisel Odaklı Noktasal Odaklı
İsimlendirme Düz Kolektör Parabolik Oluk Tipi Heliostat, Çanak
Uygulama Alanı Sıcak Su KullanımıProses Buharı, Isıl
Güç ÇevrimiGüneş Fırınları
Sıcaklık Aralığı 90-110°C 110-400°C 400-1400°C
Yoğunlaştırma Oranı 1 >1 >100
Ortalama Isıl Verim %35 %55 %70
Güneş Takibi Yok Tek Eksenli Çift-Tek Eksenli
Işın Gelme Açısı <<1 0.95 1
Yatırım Maliyeti Düşük Orta Yüksek
4
Dünyadaki Örnekler
5
354 MW Kapasite
Dünyadaki Örnekler
6
Dünyadan Örnekler
Amerika Las Vegas’ ta 50 MW güç üretebilen santral.
7
Sistem Bileşenleri
8
Hibrit Sistemin Çevrimi
9
Nelere Dikkat Edilmeli ?
• Alıcı boru, ısı iletim katsayısı yüksek malzemeden yapılmalıdır.
• Cam örtünün geçirgenliği yüksek olmalıdır.
• Alıcı yüzey malzemesinde yutuculuk katsayısının, yansıtma katsayısından büyük olması istenir.
• Sistemin kurulacağı yer.
• Sistemde kullanılan akışkanın termodinamik özellikleri.
10
Sistem Bileşenleri Özellikleri
Yansıtıcı Yüzey Malzemesi Yansıtma Oranı
Gümüş 0,94 ± 0,02
Altın 0,76 ± 0,03
Alüminyum kaplı akrilik 0,86
Alüminyum 0,82 ± 0,05
Bakır 0,75
Arkası gümüş kaplı su beyazı ayna 0,88
Özel cilalanmış ince alüminyum tabaka(Alanod)
0,88
Yutucu
Yüzeyler
Işıma Özellikleri
α ε α / ε
Beyaz boya 0,20 0,91 0,22
Su 0,94 0,95–0,96 0,98
Siyah boya (cilalı) 0,90 0,90 1,00
Siyah boya ( mat) 0,94–0,98 0,88 1,07–1,11
Galvanizli çelik 0,65 0,13 5,00
Alüminyum 0,15 0,05 3,00
Krom 0,49 0,08 6,13
Parlatılmış çinko 0,46 0,02 23,00
Yutucu Yüzey
Kaplaması
Emici Boru
Malzemesi
Işıma Özellikleri
α ε α / ε
Nikel Galvanizli çelik 0,93 0,08 11.6
Krom Çelik 0,95 0,16 5,90
Demir oksit Çelik 0,83 0,06 13,80
Kobalt Alüminyum 0,92 0,13 7,10
Kurşun oksit Alüminyum 0,89 0,20 4,50
Nikel Çinko kaplı alüminyum 0,94 0,10 9,40
Krom Çinko 0,91 0,08 11,40
Çinko oksit Çinko 0,95 0,08 11,90
11
Sabit Değerler
Malzeme Özellikleri Sabit Birim
Cam
(Pyrex)
Yayma Katsayısı(ε) 0.9 -
İletim Katsayısı(k) 1.04 W/m*K
Yutuculuk Katsayısı(α) 0.02 -
Geçirgenlik Katsayısı(τ) 0.92 -
Alıcı Yüzey
Yayma Katsayısı(ε) 0.11 -
İletim Katsayısı(k) 400 W/m*K
Yutuculuk Katsayısı(α) 0.92 -
Annulus [3]Taşınım Katsayısı(h) 0.00007499 W/m2*K
12
Kullanılan Akışkanlar
HTFk
[W/(m-K)]
μ
[kg/(m-s)]
cp
[J/(kg-K)]
ρ
[kg/m3]
Syltherm 800 0,12 0,00299 1745 864,05
Downtherm A 0,1259 0,00097 1800 994,9
Downtherm G 0,1172 0,00178 1825 984,9
Downtherm T 0,12 0,0027 2201 818,1
Therminol 66 0,134 0,00352 1840 954
Water 0,6791 0,000281 4219 958
13
Ana Denklemler ve Direnç Devresi
14
Enerji Denklemleri
15
Q c o n v ; 1 2 = h H TF · A a b s ; i · ( T 2 – T 1 )
Q c o n d ; 2 3 = 2 · p · k a b s o rb e r · L · T 3 – T 2
lnD a b s ; o
D a b s ; i
Q ra d ; 5 7 = s · e g la s s · A g la s s ; o · ( T 54
– T 74
)
Q c o n v ; 5 6 = h a ir · A g la s s ; o · ( T 5 – T 6 )
Ana Denklemler ve Direnç Devresi
16
Q c o n v ; 1 2 = Q c o n d ; 2 3
Q S o lA b s = Q c o n d ; 2 3 + Q c o n v ; 3 4 + Q ra d ; 3 4
Q c o n v ; 3 4 + Q ra d ; 3 4 = Q c o n d ; 4 5
Q S o lG la s s + Q c o n d ; 4 5 = Q c o n v ; 5 6 + Q ra d ; 5 7
Q h e a t lo s s = Q c o n v ; 5 6 + Q ra d ; 5 7
Grafik Analizi
1500 1750 2000 2250 2500 2750 30000,28
0,29
0,3
0,31
0,32
0,33
0,34
ReHTF
hth
w aterw ater
Syltherm 800Syltherm 800
Dow ntherm ADow ntherm A
Dow ntherm GDow ntherm G
Dow ntherm TDow ntherm T
Therminol 66Therminol 66
v = 0,2 (m/s)
Tin = 373 (K)
Qsol = 1000 (W/m^2)
250 300 350 400 450 500 550 60015
20
25
30
35
40
45
50
Tin (K)
DT (K)
Syltherm 800Syltherm 800
Dow ntherm ADow ntherm A
Dow ntherm GDow ntherm G
Dow ntherm TDow ntherm T
Therminol 66Therminol 66
w aterw ater
m = 0,2 (kg/s)
Qsol = 1000 (W/m^2)
v = 0,2 (m/s)
17
Grafik Analizi
0 5 10 15 20 251200
1250
1300
1350
1400
1450
vair (m/s)
Qheatloss (W)
Dow ntherm ADow ntherm A
Syltherm 800Syltherm 800
Dow ntherm GDow ntherm G
Dow ntherm TDow ntherm TTherminol 66Therminol 66
WaterWater
Qsol = 1000 (W/m̂ 2)
m = 0,2 (kg/s)
Tin = 373 (K)
18
Grafik Analizi
300 350 400 450 500 550 600500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Tort (K)
Qheatloss (W)
w aterw ater
Syltherm 800Syltherm 800
Dow ntherm ADow ntherm A
Dow ntherm GDow ntherm G
Dow ntherm TDow ntherm T
Therminol 66Therminol 66
Qsol = 1000 (W/m^2)
m = 0,2 (kg/s)
v = 2 (m/s)
300 350 400 450 500 550 6000,28
0,29
0,3
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
Tort (K)
hth
w aterw ater
Syltherm 800Syltherm 800
Dow ntherm ADow ntherm A
Dow ntherm GDow ntherm G
Dow ntherm TDow ntherm T
Therminol 66Therminol 66
Qsol = 1000 (W/m^2)
v = 0,2 (m/s)
m = 0,2 (kg/s)
19
Grafik Analizi
500 600 700 800 900 1000 1100 1200600
800
1000
1200
1400
1600
1800
QSol (W/m2)
Qheatloss (W)
Syltherm 800Syltherm 800
Dow ntherm ADow ntherm A
Dow ntherm GDow ntherm G
Dow ntherm TDow ntherm T
Therminol 66Therminol 66
WaterWater
Tin = 373 (K)
v = 0,2 (m/s)
m = 0,2 (kg/s)
500 600 700 800 900 1000 1100 1200370
380
390
400
410
420
QSol (W/m2)
Tout (K)Dow ntherm ADow ntherm A
Syltherm 800Syltherm 800
Dow ntherm GDow ntherm G
Dow ntherm TDow ntherm T
Therminol 66Therminol 66
WaterWater
Tin = 373 (K)
v = 0,2 (m/s)
m = 0,2 (kg/s)
20
DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER