U-tüp güneş kollektörünün çeşitli nanoakışkanlar kullanılması durumunda ısıl performansının teorik olarak incelenmesi

Güneş enerji sistemleri dünyamızda enerjinin büyük kısmını harcadığımız su ısıtmada büyük bir öneme sahiptir. U-tüplü güneş kollektörlerinin su ısıtmada güneş enerjili sistemler arasında oldukça önemli bir yeri vardır. Su ısıtmada kullanılan yoğun enerjinin çevre dostu bu tip güneş enerjili sistemler ile karşılanması daha temiz bir doğa için CO2 ve SO2 emisyonlarını azaltacaktır. Bu sebeple; vakum tüplü güneş kollektör sistemlerinden U-tüplü bütün bir sistemin ısıl performansı değerlendirilmiştir. İçerisinde 10 adet U-tüp barındıran sistemin, farklı iş akışkanları bulundurması ve farklı ısı akıları ile debiler dikkate alınarak ısı transfer kabiliyeti incelenmiştir. Bu inceleme için sonlu hacimler metodu kullanılmıştır. Model, deneysel ve nümerik birçok çalışma ile doğrulanmıştır. Ele alınan sistem, 30º eğimli 10 adet vakum U-tüp ve bu tüplere bağlı bulunan manifoldların içerisinde iş akışkanı olarak su ve nanoakışkanlar (SiO2 - Cu) kullanılmıştır. İş akışkanında modellenen nanopartiküller farklı hacimsel oranlarda hibrit ve mono olarak ele alınmıştır. Sistemin ısıl ve hidrodinamik davranışları Boussinesq Yaklaşımı dikkate alınarak incelenmiş ve sistem çıkış sıcaklıkları hesaplanmıştır. Yapılan analizler ve karşılaştırmalar neticesinde nanoakışkan kullanımının ısıl kabiliyeti ele alınan sistemde iyileştirdiği görülmüştür. Bu iyileşmenin suya göre yaklaşık %15'lere kadar ulaştığı tespit edilmiştir. Hibrit nanoakışkan kullanımı ile birçok sistemde karşılaşılan çökelme sorununun da önüne geçilebilmesi açısından Cu nanopartikülüne göre daha hafif olan SiO2 nanopartikülü kullanımının ısıl etkileri görülmüştür. Böylece hacimsel olarak daha fazla Cu nanopartikülü kullanmak yerine hibrit olarak SiO2 nanopartikülü ile birlikte daha düşük miktarlarda kullanılması hem çökelme sorununu ortadan kaldırır hem de iş akışkanının ısıl kabiliyetini iyileştirir.