Sunum Dosyası

PARABOLİK GÜNEŞ
KOLEKTÖRÜ ISIL ANALİZİ
İbrahim ERCİYAS
Kemal Ersin ERİÇYEL
Uğur KARAGÖZ
İçerik
• Parabolik Güneş Kolektörü Nedir?
• Sistem Bileşenleri
• Sistemin Çevrimi
• Dünyadaki Uygulamaları
• Parametrik Hesaplamalar
• Elde Edilen Grafikler
1
Tezin Amacı
Parabolik güneş kolektöründe
tasarım ve çalışma parametrelerinin
sistem performansına etkisinin
Engineering Equation Solver (EES) paket
programıyla bilgisayar ortamında
incelenmesi amaçlanmıştır.
2
Neden Parabolik Güneş
Kolektörü
• Yatırım ve birim maliyet açısından avantajlı ve yaygın
olarak kullanılan bir sistemdir.
• En olgunlaşmış güneş enerjisi teknolojisi parabolik oluk
sistemidir.
• Güneş izleme sistemleri sayesinde gün boyu gün
ışığından iyi bir şekilde yararlanır.
• Yüksek sıcaklıklara çıkılabildiğinden elektrik üretiminde
kullanılabilir.
3
Kolektör Tipleri
Işın Yoğunlaştırmalı
Işın
Yoğunlaştırmasız
Çizgisel Odaklı
Noktasal Odaklı
Düz Kolektör
Parabolik Oluk Tipi
Heliostat, Çanak
Uygulama Alanı
Sıcak Su Kullanımı
Proses Buharı, Isıl
Güç Çevrimi
Güneş Fırınları
Sıcaklık Aralığı
90-110°C
110-400°C
400-1400°C
1
>1
>100
Ortalama Isıl Verim
%35
%55
%70
Güneş Takibi
Yok
Tek Eksenli
Çift-Tek Eksenli
Işın Gelme Açısı
<<1
0.95
1
Yatırım Maliyeti
Düşük
Orta
Yüksek
İsimlendirme
Yoğunlaştırma Oranı
4
Dünyadaki Örnekler
354 MW
Kapasite
5
Dünyadaki Örnekler
6
Dünyadan Örnekler
Amerika Las Vegas’ ta 50 MW güç üretebilen santral.
7
Sistem Bileşenleri
8
Hibrit Sistemin Çevrimi
9
Nelere Dikkat Edilmeli ?
• Alıcı boru, ısı iletim katsayısı yüksek malzemeden
yapılmalıdır.
• Cam örtünün geçirgenliği yüksek olmalıdır.
• Alıcı yüzey malzemesinde yutuculuk katsayısının,
yansıtma katsayısından büyük olması istenir.
• Sistemin kurulacağı yer.
• Sistemde kullanılan akışkanın termodinamik özellikleri.
10
Sistem Bileşenleri Özellikleri
Yansıtıcı Yüzey Malzemesi
Gümüş
Yutucu
Yüzeyler
Yansıtma Oranı
Işıma Özellikleri
α
ε
Beyaz boya
0,20
0,91
0,22
Su
0,94
0,95–0,96
0,98
α / ε
0,94 ± 0,02
Altın
0,76 ± 0,03
Alüminyum kaplı akrilik
0,86
Siyah boya (cilalı)
0,90
0,90
1,00
Alüminyum
0,82 ± 0,05
Siyah boya ( mat)
0,94–0,98
0,88
1,07–1,11
Galvanizli çelik
0,65
0,13
5,00
Bakır
0,75
Alüminyum
0,15
0,05
3,00
Krom
0,49
0,08
6,13
Parlatılmış çinko
0,46
0,02
23,00
Arkası gümüş kaplı su beyazı ayna
0,88
Özel cilalanmış ince alüminyum tabaka
(Alanod)
0,88
Yutucu Yüzey
Emici Boru
Kaplaması
Malzemesi
Işıma Özellikleri
ε
α
α/ε
Nikel
Galvanizli çelik
0,93
0,08
11.6
Krom
Çelik
0,95
0,16
5,90
Demir oksit
Çelik
0,83
0,06
13,80
Kobalt
Alüminyum
0,92
0,13
7,10
Kurşun oksit
Alüminyum
0,89
0,20
4,50
Nikel
Çinko kaplı alüminyum
0,94
0,10
9,40
Krom
Çinko
0,91
0,08
11,40
Çinko oksit
Çinko
0,95
0,08
11,90
11
Sabit Değerler
Malzeme
Özellikleri
Sabit
Birim
Yayma Katsayısı(ε)
0.9
-
İletim Katsayısı(k)
1.04
W/m*K
Yutuculuk Katsayısı(α)
0.02
-
Geçirgenlik Katsayısı(τ)
0.92
-
Yayma Katsayısı(ε)
0.11
-
İletim Katsayısı(k)
400
W/m*K
Yutuculuk Katsayısı(α)
0.92
-
Taşınım Katsayısı(h)
0.00007499
W/m2*K
Cam
(Pyrex)
Alıcı Yüzey
Annulus [3]
12
Kullanılan Akışkanlar
k
μ
cp
ρ
[W/(m-K)]
[kg/(m-s)]
[J/(kg-K)]
[kg/m3]
Syltherm 800
0,12
0,00299
1745
864,05
Downtherm A
0,1259
0,00097
1800
994,9
Downtherm G
0,1172
0,00178
1825
984,9
Downtherm T
0,12
0,0027
2201
818,1
Therminol 66
0,134
0,00352
1840
954
Water
0,6791
0,000281
4219
958
HTF
13
Ana Denklemler ve
Direnç Devresi
14
Enerji Denklemleri
Q c onv ;12 =
h H TF · A a b s ; i · ( T 2 –
T3 – T2
Q c o n d ;2 3 = 2 · p · k a b s o rb e r · L ·
ln
Q ra d ;5 7 = s · e gla s s · A g la s s ;o · ( T 5
Q c o n v ;5 6 =
T1 )
4
D a b s ;o
D a b s ;i
4
– T7 )
h a ir · A g la s s ;o · ( T 5 – T 6 )
15
Ana Denklemler ve
Direnç Devresi
Q c onv ;12 =
Q c ond;23
Q SolAbs = Q c ond;23 + Q c onv ;34 + Q rad;34
Q conv ;34 + Q rad;34 = Q cond;45
Q SolG las s + Q c ond;45 = Q c onv ;56 + Q rad;57
Q heatlos s = Q c onv ;56 + Q rad;57
16
Grafik Analizi
0,34
h th
0,33
Therminol 66
Dow ntherm T
Syltherm 800
Dow ntherm G
w ater
Dow ntherm A
0,32
0,31
0,3
Qsol = 1000 (W/m^2)
Tin = 373 (K)
v = 0,2 (m/s)
0,29
0,28
1500
50
1750
2000
2250
2500
2750
3000
ReHTF
D T (K)
45
40
35
30
Syltherm 800
Dow ntherm A
Dow ntherm G
Therminol 66
Dow ntherm T
w ater
Qsol = 1000 (W/m^2)
25
m = 0,2 (kg/s)
v = 0,2 (m/s)
20
15
250
300
350
400
450
Tin (K)
500
550
600
17
Grafik Analizi
Qheatloss (W)
1450
Therminol 66
Dow ntherm T
Dow ntherm G
1400
Dow ntherm A
Syltherm 800
Water
1350
1300
Qsol = 1000 (W/m^2)
m = 0,2 (kg/s)
Tin = 373 (K)
1250
1200
0
5
10
15
20
25
vair (m/s)
18
Grafik Analizi
Qheatloss (W)
4000
3500
Therminol 66
Dow ntherm A
Dow ntherm T
Syltherm 800
Dow ntherm G
3000
w ater
2500
2000
Qsol = 1000 (W/m^2)
m = 0,2 (kg/s)
v = 2 (m/s)
1500
1000
0,35
w ater
Dow ntherm A
Dow ntherm G
Dow ntherm T
h th
0,34
Syltherm 800
Therminol 66
0,33
500
300
350
400
450
500
550
600
Tort (K)
0,32
0,31
0,3
Qsol = 1000 (W/m^2)
v = 0,2 (m/s)
0,29
0,28
300
m = 0,2 (kg/s)
350
400
450
Tort (K)
500
550
600
19
Grafik Analizi
1800
Qheatloss (W)
1600
Therminol 66
Dow ntherm T
Dow ntherm G
Dow ntherm A
Syltherm 800
Water
1400
1200
Tin = 373 (K)
v = 0,2 (m/s)
m = 0,2 (kg/s)
1000
800
600
500
600
700
800
900
2
QSol (W/m )
1000
1100
420
1200
Tout (K)
410
Dow ntherm A
Dow ntherm G
Therminol 66
Dow ntherm T
Water
Syltherm 800
400
390
Tin = 373 (K)
v = 0,2 (m/s)
380
370
500
m = 0,2 (kg/s)
600
700
800
900
2
QSol (W/m )
1000
1100
1200
20
DİNLEDİĞİNİZ İÇİN
TEŞEKKÜRLER