Investigation of mechanical and thermal properties of sintered bauxite and sand particles as heat transfer and storage media

Son yıllarda katı parçacıkların termal enerji santrallerinde ısı transferi ve depolaması ortamı olarak kullanılması önem kazanmıştır. Katı parçacıklar Yoğunlaştırılmış Güneş enerjisi (YGE) gibi santrallerde kapalı döngüde çalışırlar; önce alıcıda ısınırlar, ardından depolama sistemine taşınırlar ve enerjilerini termodinamik-döngüye boşaltırlar. Günümüzde YGE sistemleri ve bileşenleri gibi parçacık tabanlı ısı transfer ve depolaması ortamlarının Ayrık Eleman Yöntemi (AEY) ile modellenmesi önem kazanmıştır. AEY parçacıkların yığın davranışını sürekli modellerden daha doğru tahmin eder. Parçacıkları bir yığın olarak doğru bir şekilde modellemek için, doğru parçacık özellikleri AEY modellerine girdi olmalıdır. Bu çalışmada YGE sistemlerinde kullanılmaya aday parçacıkların AEY modellerine girdi olacak özellikleri araştırılmıştır. Popüler aday parçacıklardan ikisi olan CarboHSP 40/70 ve kum, mekanik ve ısıl özellikler açısından incelenmiştir. Partikül-partikül ve partikül-duvar dönme ve kayma sürtünmeleri ve aday partiküllerin geri sıçrama katsayıları incelenmiştir. Parçacık-duvar sürtünme katsayısının araştırılması için eğimli düzlem testi yapılmıştır. Diğer parametrelerin kalibrasyonu için boşalma testi kullanılmıştır. Parçacıklar arası sürtünme katsayıları, Doğal Kayma Açısı (DKA) ve boşalan kütle ölçümü kullanarak kalibre edilmiştir. Geri sıçrama katsayısının incelenmesi için yeni bir kullanışlı kalibrasyon yöntemi sunulmuştur. Bu yöntem, deşarjdan sonra parçacıkların saçılma ölçümünü önermektedir. İncelenen partiküllerin partikül duvarı ve partiküller arası geri sıçrama katsayıları bu yöntem kullanılarak kalibre edilmiştir. Katı parçacıklar ısı transferi ve depolaması olarak kullanıldıkları sistemlerde ısınıp soğuyarak bir termal döngü içindedirler. Bu durumu karşılamak için parçacıklar bir fırında oda sıcaklığından 700 \textdegree C'ye pek çok kere termal çevrime uğratıldı ve bu parçacıklarla kalibrasyon testleri yapılmıştır. Ayrıca 600\textdegree C'ye kadar sıcak partiküllerle deşarj testi tekrarlanmıştır. Partikül özellikleri ve partikül direnci bu şekilde kontrol edilmiştir. Partiküllerin oda sıcaklığından yüksek sıcaklıklara kadar olan ısıl karakterizasyonu için Sıcak Disk ölçüm cihazı kullanılmıştır. Mika sensörüyle yüksek sıcaklık ölçümlerinde özellik değerlerinin olduğundan yüksek tahmin edilmesini önlemek için sensör sapması düzeltilmiştir. Aday parçacıkların özgül ısı kapasitesi ve yığın ısıl iletkenliği ölçülerek rapor edilmiştir.