Sunum Dosyası
Transkript
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