Nanopartikül katkılı gizli ısı depolama ünitesi entegreli güneş enerjili ısıl sistemlerin tasarımı ve deneysel analizi

Bu tez çalışmasında, nanopartikül katkılı gizli ısıl enerji depolama ünitesi kullanımın farklı güneş destekli ısıl sistemlerin performansına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Çalışmada hava dolaşımlı hibrit fotovoltaik-termal (PVT) kollektörler, sera kurutucular ve güneş destekli su arıtma sistemleri incelenmiştir. Her bir sistemin, konvansiyonel, parafin bazlı ısıl enerji depolama üniteli ve bakır oksit (CuO) nanopartikül katkılı ısıl enerji depolama üniteli versiyonları imal edilmiş ve eş zamanlı olarak test edilmiştir. Ek olarak, güneş destekli su arıtma sistemine yutucu yüzey kaplama malzemesi olarak CuO nanopartikül katkılı mat siyah boya da uygulanmıştır. Bu bağlamda, nanopartiküllerin kombine kullanımının etkisi de araştırılmıştır. PVT kollektör deneyleri ve sera kurutucu deneyleri sırasıyla 0,007- 0,014 kg/s ve 0,009-0,014 kg/s aralığındaki kütlesel debilerde test edilmiştir. Deneysel sonuçlara göre, nanopartikül katkılı modifikasyon kullanılması, PVT kollektörün ısıl ve ekserji verimi değerlerini konvansiyonal sisteme oranla sırasıyla %9,22-14,19 ve %13,61-19,01 oranında arttırmıştır. Ek olarak PVT kollektörlerin elektriksel verimleri %10,00-13,30 aralığında bulunmuştur. Sera kurutucu deneylerinde tarımsal ürün kurutma işlemi gerçekleştirilmiştir. Nanopartikül katkılı modifikasyonun sera kurutucuda kullanılması ile kuruma süresi 120-140 dakika aralığında kısaltılmıştır. Ek olarak sera kurutucuda nanopartikül katkılı modifikasyon kullanımı özgül enerji tüketimi değerini %23,79 azaltmıştır. Sera kurutucuların özgül nem çekme oranı 0,67-1,29 kg/kWh aralığında hesaplanmıştır. Güneş destekli su arıtma sistemi deneylerinde toplamda dört farklı sistem incelenmiştir. Nanopartiküllerin hem ısıl enerji depolama ünitesine hem de yutucu yüzey kaplama malzemesine entegre edilmesi, konvansiyonel su arıtma sistemine oranla kümülatif üretkenlik değerlerini %26,77 oranında arttırmıştır. Ek olarak arıtıcıların ısıl ve ekserji verimi değerleri sırasıyla %15,96-19,30 ve %1,25-2,01 aralığında bulunmuştur. Bu tez çalışmasından elde edilen sonuçlar, nanopartikül katkılı ısıl enerji depolama ünitesi kullanımının farklı güneş destekli ısıl sistemlerin performansını önemli ölçüde arttırdığını göstermektedir.