güneş hesaplama

  • View
    164

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of güneş hesaplama

  • T.C.

    GEBZE YKSEK TEKNOLOJ ENSTTS

    MHENDSLK VE FEN BLMLER

    ENSTTS

    GNE ENERJS DESTEKL ISI

    DEPOLAMA SSTEMNN

    TERMODNAMK MODEL VE

    ENDSTRYEL UYGULAMALARI

    BRA ALTINTA

    YKSEK LSANS TEZ

    KMYA MHENDSL

    GEBZE

    2012

  • T.C.

    GEBZE YKSEK TEKNOLOJ ENSTTS

    MHENDSLK VE FEN BLMLER

    ENSTTS

    GNE ENERJS DESTEKL ISI

    DEPOLAMA SSTEMNN

    TERMODNAMK MODEL VE

    ENDSTRYEL UYGULAMALARI

    BRA ALTINTA

    YKSEK LSANS TEZ

    KMYA MHENDSL

    DANIMANI

    PROF. DR. MAHMUT BAYRAMOLU

    GEBZE

    2012

  • I

    ZET

    TEZ BALII: GNE ENERJS DESTEKL ISI

    DEPOLAMA SSTEMNN TERMODNAMK MODEL

    VE ENDSTRYEL UYGULAMALARI

    YAZAR ADI: BRA ALTINTA

    Youn bir ekilde kullanlmakta olan fosil enerji kaynaklarnn giderek

    azalmas, atmosferik sera gazlarnn konsantrasyonlarnn hzla ykselmesi sonucu

    global iklim deiikliinin ciddi bir sorun haline gelmesi rzgar, gne gibi temiz

    enerji kaynaklarnn kullanmn n plana karmaktadr.

    Tezin genel amac, gne enerjinin etkin kullanlmasn salamak zere faz

    deiim maddeleri (PCM) ile gizli s halinde depolanma yntemlerinin aratrlmas,

    sistemin tasarm modelinin gelitirilmesi bir bilgisayar program yazld.

    Program,yln gn ve kresel koordinatlarn fonksiyonu olarak anlk gne enerjisi

    hesaplayan model, dzlemsel gne kolektr modeli ve s depolama tank

    modelinden olumaktadr. Bu program vastasyla, stanbul ilinin meteorolojik

    koullarna ve koordinatlarna bal olarak simlasyon program yazld ve sistemin

    sl enerji depolama performans aratrld. Bu amala literatrde nerilen deiik

    anorganik ve organik maddelerin arasndan faz dnm (erime) scaklklar 30-60 C

    arasnda olan 25 adeti seildi, bunlarn erime scakl, gizli erime ss, sv ve kat

    fazn younluk ,zgl s ve sl iletkenlik katsaylarndan oluan termodinamik veri

    paketi bilgisayar programnda kullanld, bu zelliklerin deiik sl enerji depolama

    baar ltlerine olan etkileri incelendi.

  • II

    SUMMARY

    THESIS TITLE: THERMODYNAMIC MODEL AND

    INDUSTRIAL APPLICATIONS OF THE SYSTEM OF

    THERMAL STORAGE WITH SOLAR ENERGY

    SUPPORTED

    THESIS AUTHOR: BRA ALTINTA

    Rapidly decreasing supply of fossil energy sources and global climate

    changes because of rapidly rising atmospheric greenhouse gas concentrations as

    became a serious problem, brought about the subject of clean energy sources like

    wind and sun.

    The main purpose of this thesis was to investigate the latent thermal storage

    methods with phase change materials (PCMs) for using solar energy effectively and

    to develop a design model of the system. A computer program was coded for this

    purpose. Computer program has been built on three models, one model calculating

    instant solar energy based on the day of the year and global coordinates, planar solar

    collector model and heat storage tank model. With the computer program, simulation

    studies were conducted based on Istanbuls meteorological conditions and global

    coordinates to investigate the thermal energy storage performance of the system.

    With this purpose, 25 of the suggested organic and inorganic substances which have

    melting temperatures within 30 to 60 C, have been chosen from the literature.

    Thermodynamic data package consisting of melting temperatures, latent melting

    heats and densities, specific heats and thermal conductivity coefficients of liquid and

    solid forms of these selected substances was used in computer program and the

    effects of these properties on the different thermal heat storage success rates were

    investigated.

  • III

    TEEKKR

    Bu tez almasnda bana yol gsteren ve alma boyunca hibir desteini

    esirgemeyen danman hocam Sayn Prof. Dr. Mahmut BAYRAMOLUna

    teekkrlerimi sunarm.

    Yine bu almada bana yardm ve desteklerini esirgemeyen arkadam, Ar. Gr.

    mr ARAS a ok teekkr ederim.

    Ayrca bu alma boyunca srekli zveride bulunan ve alabilmem iin gerekli

    ortamn olumas iin elinden geleni yapan sevgili aileme ok teekkr ederim.

    Bra ALTINTA

    Mart 2012

  • IV

    NDEKLER

    Sayfa

    ZET I

    SUMMARY

    TEEKKR

    II

    III

    NDEKLER DZN IV

    SMGELER VE KISALTMALAR DZN VII

    EKLLER DZN X

    TABLOLAR DZN XIII

    1.GR 1

    1.1. GNE 2

    1.1.1. Gneten Gelen Enerji 5

    1.1.2. Gne Inlar Dalm 6

    1.2. GNE SABT 7

    1.3. YENLENEBLR ENERJ KAYNAKLARI VE GNE ENERJS

    8

    2.TEORK KISIM 12

    2.1. GNE ENERJS NEDR? 12

    2.1.1 Teknik gelimelerle gne enerjisinin gemii 13

    2.1.2 Gne enerjisinin gelecei 16

    2.1.3 21. Yzylda gne enerjisinin nemi 17

    2.1.4 Trkiyenin gne enerjisi potansiyeli 19

    2.1.5 Gne enerjisinden yararlanan sistemler 21

    2.1.5.1. Isl Uygulamalar 22

    2.1.5.2 Fotovoltaik Sistemler 23

    2.1.6 Gne enerjisinin kullanm alanlar 24

    2.2. GNE ENERJSNN DEPOLANMASI 25

    2.2.1 GENEL 25

    2.2.1.1 Kimyasal Enerji Depolama 25

    2.2.1.2. Mekanik Enerji Depolama 26

    2.2.1.3. Elektrik Enerjisi Depolama 26

  • V

    2.2.2 ISIL ENERJ DEPOLAMASI 26

    2.2.3 HSSEDLR ISI DEPOLANMASI 27

    2.2.3.1. Su ile Isl Enerji Depolamas 28

    2.2.3.2 akl Talaryla Isl Enerji Depolanmas 29

    2.2.4 GZL ISI DEPOLAMASI 32

    2.3.GNE AILARI VE ATMOSFER DIINDA GNE IINIMI 41

    2.3.1. GNE AILARI 41

    2.3.1.1. Esas Gne Alar 42

    2.3.1.2. Tretilen Gne Alar 44

    2.3.1.3. Eik Yzeyin Alar 46

    2.3.2. KLM PARAMETRELER 54

    2.4. GNE KOLLEKTRLER 57

    2.4.1. GNE KOLEKTRLER LE LGL TANIMLAR 57

    2.4.2. DZLEMSEL GNE KOLEKTRLER 60

    2.4.3. VAKUM TPL GNE KOLEKTRLER 70

    2.4.4. HAVALI GNE KOLEKTRLER 71

    2.5. GNE KOLLEKTRLER ISIL ANALZ 72

    2.5.1. DZLEMSEL GNE KOLLEKTRLERNN ISIL

    ANALZ

    72

    2.5.1.1. Kolektrn Toplam Is Kayp Katsays 74

    2.5.1.2. Kolektr Kanat Verimi 75

    2.5.1.3. Kolektr Verim Faktr 76

    2.5.1.4. Kolektr Is Kazan Faktr ve Ak Faktr 77

    2.5.1.5. Kolektr Yutucu Yzeyden Geen Faydal Enerji 77

    2.5.1.6. Akkann Kolektrden k Scakl 77

    2.5.1.7. Kolektr Anlk Verimi

    78

    3. MATEMATKSEL MODELLEME 80

    3.1. GNE AILARININ HESAPLANMASI 80

    3.2. DZLEMSEL GNE KOLEKTR DZAYNI 83

    3.3. DEPONUN MODELLENMES

    3.3.1. Analitik formlasyon

    3.3.1.1 Krenin katlamas

    84

    84

    84

  • VI

    3.3.1.2 Krenin erimesi

    87

    4. BULGULAR VE TARTIMA 88

    4.1 PERFORMANS LTLER ZERNE PCM ZELLKLERNN

    ETKLER 90

    4.1.1 Volumetrik s kapasitesinin etkisi 90

    4.1.2 Gizli erime ssnn etkisi 94

    4.1.3 Erime scaklnn etkisi 98

    4.2 UYGUN KOLEKTR ALANININ SELMES 102

    4.2.1 Kolektr alannn etkisi 103

    4.2.2 Erime scaklnn etkisi 105

    4.3 UYGUN APIN SELMES

    109

    5. SONU

    111

    KAYNAKLAR

    ZGEM

    113

    115

    EKLER 116

    EK 1 116

    EK 2 117

  • VII

    SMGELER DZN

    : Enlem as

    : Deklinasyon as

    : Eim

    : Yzey azimut as

    : Saat as

    : Gne geli as

    : Zenit as

    : Gne ykseklik as

    : Gne azimut as

    : Gne sabiti; W/

    : Gne bat saat as

    : Atmosfer dnda yatay yzeye bir gn boyunca gelen gne nm

    H : Aylk ortalama gnlk gne nm

    : Aylk ortalama gnelenme sresi

    N : Aylk ortalama gn uzunluu

    : Yatay yzeye gelen difz gne nm

    : Yatay yzeye bir saatte gelen toplam gne nm

    : Difz gne nm

    : Saatlik bulutluluk faktr

    : Atmosfer dna bir saatte gelen gne nm

    : Eik yzeye bir gnde gelen gne nm

    R : Eik yzeye gelen toplam gne nmnn, yatay yzeye gelen toplam

    gne nmna orandr

    : Yerin yanstma oran, ortalama 0,2 mertebesindedir

    : Eik dzlemin eimi.

    : Yatay dzleme gelen direkt gne nmnn, eik dzleme gelen direkt

    gne nmna orandr

    : Eik yzeye herhangi bir anda gelen toplam gne nm

    : Yatay dzleme bir anda gelen direkt gne nmnn, eik dzleme bir

    anda gelen direkt gne nmna orandr

    N : Cam rt says

    : Kolektr eim as

  • VIII

    : Kolektr alan ( )

    : Alt yaltm malzemesinin kalnl; (m)

    h : Kolektrn yan kenar ykseklii; (m)

    : Yan izolasyon kalnl; (m)

    W : Boru merkezleri aras uzaklk (m)

    : Boru i ap (m)

    D : Boru d ap (m)

    : Levha kalnl (m)

    : Yutucu plakann kalnl; (m)

    : Yutucu plakann genilii (m)

    S : Gne kolektr tarafndan yutulan gne nm; (W/ )

    I : Toplayc zerine gelen gne nm

    : Gne dou saat as

    : Gne bat saat as

    : Dzlemsel gne kolektrnden elde edilen yararl s; (J/s)

    Ortalama yutucu yzey scakl; (K)

    m : Gne kolektrnn borularnda dolaan akkann debisi; (kg/s)

    : Akkann kolektre giri scakl; (K)

    : Akkann kolektrden k scakl; (K)

    : evre scakl; (K)

    : Rzgar hz; (m/s)

    : Kolektr verim faktr

    : Kolektr s kazan faktr

    : Kolektr anlk verimi

    :

    :

    R :

    P :

    Re :

    :

    Pr :

    Boyutsu