Pürüzlü yüzeylerin kollektör verimine etkisinin sayısal olarak incelenmesi

Bu tez çalışmasında havalı güneş kollektörlerinin enerji ve ekserji verimlerini arttırabilmek amacıyla, kollektör hava akış bölmesine yerleştirilen engel geometrilerinin, kollektör verimleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Engel geometrileri akışkan akışını değiştirebilmekte ve kollektör içerisindeki hava akışını istenilen şekilde yeniden düzenleyebilmektedir. Çalışma kapsamında, altı farklı güneş kollektörü tasarımı oluşturulmuş ve her bir kollektör için 0,5 m/s, 0,4 m/s ve 0,3 m/s olmak üzere üç farklı hava giriş hızı belirlenerek, CFD analizleri yapılmıştır. CFD analizleri sonucunda, kollektörlerin sıcaklık dağılımı ve hava akış çizgileri incelenmiştir. CFD analizlerinden elde edilen verilerle havalı güneş kollektörlerinin enerji ve ekserji verimleri hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda, kollektörün hava akış bölmesine yerleştirilen engellerin enerji ve ekserji verimi üzerinde olumlu etkisi olduğu görülmüştür. Benzer şekilde hava hızlarının artması da doğrusal olarak verim değerlerini pozitif yönde artırmaktadır. Belirlenen engel geometrilerinden, en yüksek ekserji verimi en fazla engel sayısı olan kollektörde 0,5 m/s hızda, en düşük ekserji verimi ise engelsiz kollektörde 0,3 m/s hızda görülmüştür. Enerji veriminin %25' e kadar, ekserji veriminin %22' ye kadar arttığı gözlemlenmiştir. Havalı güneş kollektöründen deneysel çalışmada elde edilen sonuçlar ile, aynı şartlar altında gerçekleştirilen CFD analizi sonuçları karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen sıcaklık ortalama değerleri ve ölçüm cihazlarının hata analizi sonuçları göz önüne alındığında, teorik çalışmalardan elde edilen sıcaklık ortalama değerlerinin 366 K sıcaklığında ve birbirine yakın değerler olduğu belirlenmiştir. Kollektörlerde verim artışının sağlanması için kullanılan pürüzlü yüzeylerin CFD analizleri ile deneysel çalışma sonucu analizleri oldukça yakın değerler sağlamaktadır.