Soğuk enerji depolama sistemlerinin deneysel ve sayısal incelenmesi

Bu tez çalışmasında, suyun katılaşma ve erime süreçlerini incelemek amacıyla, iki farklı gizli ısıl enerji depolama (GIED) sistemi tasarlanmış ve imal edilmiştir.Boru?kovan tipi GIED sisteminde, doğal taşınım etkisindeki faz değişim süreci araştırılmıştır. Faz değişimi sırasında meydana gelen katı?sıvı ara yüzey değişimlerini izlemek amacıyla elektronik ara yüzey ölçüm yöntemi geliştirilmiştir. Mevcut yöntemle fotoğraflama yönteminin karşılaştırmalı deneysel sonuçlarına göre ortalama fark ±%3 olarak elde edilmiştir. Kısa bir iletim etkin periyod sonrasında, sistem içerisindeki etkin ısı transferi mekanizmasının doğal taşınım olduğu gözlenmiştir. Parametrik sonuçlara göre, ısı transferi akışkanın giriş sıcaklığı, depolanan ve geri kullanılan enerjilerin belirlenmesinde en etkin parametredir. Ayrıca, doğal taşınım etkisindeki faz değişim süreci iki boyutlu ortamda FLUENT paket programı kullanılarak modellenmiştir. Ara yüzeyin zamana bağlı değişimleri karşılaştırılmış ve sonuçta ortalama farkın 2 mm'den az olduğu bulunmuştur.Serpantinli GIED sisteminde ısı transferi akışkanının depo girişindeki sıcaklığını sabitlemek için dört farklı kontrol stratejisi test edilmiştir. Isı transferi akışkanının evaporatörden çıkış sıcaklığına göre gerçekleştirilen kontrol durumunda, depo giriş sıcaklığı stabil olarak elde edilmiştir. Mevcut deneysel parametreler için, içten eritmeye kıyasla dıştan eritme durumunda daha düşük çıkış sıcaklıklarının daha uzun süreler için elde edilebildiği gözlenmiştir. Ayrıca, sistem ısıl direnç ağları yöntemiyle modellenerek parametrik enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Depolanan enerji, buz kütlesi ve ısı transferi akışkanının tanktan çıkış sıcaklıkları deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Buz kütlesi cinsinden ortalama fark %4'ten düşük elde edilmiştir. Doğrulamadan sonra, sistem performansı çeşitli çalışma ve tasarım parametreleri için incelenmiştir.