"' o o N -" "' c.ı ... N ... "' en makale tarı göz önünde bulundurularak, sistemin ısı ihtiyacını kar şılayacak şekilde belirlenmelidir. Belirlenen tasarım parametreleri ve kollektör kısımları üzerinde oluşturulan kontrol hacimleri kullanılarak yapılan ısı transferi analizleri ile kol lektör için kullanılabilir ısı kazancı, verimlilik faktörü, ısı taşıma faktörü ve anlık verim değeri hesaplanabilmektedir. Kollektörün (Şekil 4) performansının belirlenmesi için ya pılan ısı transferi analizlerinde aşağıdaki kabuller kullanılmıştır. 1. Seçilen kontrol hacmi içerisinde alıcı tüp ve örtü sıcaklığı sabittir. 2. Alıcı tüp ve örtünün iç yüzeyleri ile dış yüzeyleri arasında sıcaklık farkı yoktur. 3. lsı transferi akışkanı sabit debidedir. Şekil 4'te; T1, akışkan sıcaklığı; \, alıcı tüp sıcaklığı; T0, örtü sıcaklığı; Döo ' örtü dış çapı; D0; , örtü iç çapı; D;, alıcı tüp iç çapı; D 0 , alıcı tüp dış çapıdır. Kollektörlerde ısı transferi alıcıda gerçekleşmektedir. Bu nedenle ısı transferi analizleri, alıcı üzerinde seçilen kontrol hacmi (Şekil 5) için yapılacaktır. Şekilde; T., atmosfer sıcaklığı; u,, toplam ısı kaybı katsayısı; qu, kullanılabilir ısı kazancı; p, yansıtıcı yüzeyin yansıtıcılığı; (rn)b , örtü geçirgenliği ile alıcı tüpün soğuruculuğunun çarpımıdır. Alıcı tüp üzerindeki kontrol hacmi için enerji denkliği yazı lırsa kullanılabilir ısı kazancı için aşağıdaki eşitlik elde edilir: Bu eşitliğin sağ tarafındaki ilk terim yansıtıcıdan yansıyarak alıcı tüp üzerine düşen ve alıcı tüp tarafından absorbe edilen güneş akısı miktarını, ikinci terim alıcı tüp üzerine düşen direkt güneş akısı miktarını, üçüncü terim ise alıcı tüpten olan toplam ısı kaybı miktarını temsil etmektedir. ısı transferi akışkanına olan ısı transferi dikkate alınırsa kullanılabilir ısı kazancı aşağıdaki eşitlikler ile ifade edilebilir: (2) Burada; h1 , ısıtıcı akışkanın konveksiyon katsayısıdır. U, ğ D0 ( T,, -T,) 4 1 ı ı, Ep (rn), +/,D0 �rn), 1 : 1 .. dq,, : T1 +dT1 :- - - - - ► . , -·- -· -·-·-·-·-·-·-· -·-·-·-•-· -ı•-· -·-· -· -· dx Şekil 5. Alıcı tüp üzerindeki koııtrol hacmi. Şekil 6. Tiim sistem üzerinde olııştıırulaıı koııtıvl hacmi ve ısı kayıpları. Şekil 6'da; h., atmosferin konveksiyon ısı transferi kat sayısı; h p ·ö, alıcı tüp ile örtü arasındaki düşük yoğunluktaki gazın konveksiton ısı transferi katsayısı; c• , örtü yayıcılığı; c,,, alıcı tüpün yayıcılığı; T 90k, gökyüzü sıcaklığı; Tpm ' alıcı tüpün ortalama sıcaklığı; cr, Stefan-Boltzmann sabitidir. Bu kontrol hacmi için enerji denkliği bağıntıları yazılırsa sistemden olan toplam ısı kaybı için aşağıdaki eşitlikler elde edilir: onD (T" -T") q, =h .nD (T -T.)+ 0 ""' 0 L ,,_,, 0 ""' 0 1 D ( 1 ) -+-· --1 c,, Dü, cö : = lı,,nD00 (T,, -T,,) +anD00c6 (T: - r.:, ) Burada; q,, toplam ısı kaybıdır. (4) (5) Bu bölümde verilen eşitlikler kullanılarak, oluşturulan bil- dq,, = ıi1 1 cp dTr (3) gisayar programları ile kollektör ısıl performansı belirlene bilmektedir. Burada; ıiır , ısıtıcı akışkanın debisi; , ısıtıcı akışkanın öz gül ısısıdır. Eşitlik (1 ), Eşitlik (2) ve Eşitlik (3) kollektör boyunca beraber çözülerek, tüm kollektör için kollektör sıcaklık dağılımı ve kullanılabilir ısı kazancı ifadeleri elde edilebilir. Bu denklemlerin çözülebilmesi için kollektör toplam ısı kaybı katsayısının ve ısıtıcı akışkanın konveksiyon katsayısının bilinmesi gerekmektedir. Toplam ısı kaybı katsayısının belir lenebilmesi için tüm sistem üzerinde oluşturulan kontrol hacmi (Şeki l 6) ve bu haci mdeki ısı kayıpları kullanıl maktadır. 108 5. Sonuçlar ve Tartışma Bu çalışmada, kollektör optik ve ısıl hesapları yapılmıştır. 5.1. Kolektör Optik Hesapları Kollektör yüzey şeklinin belirlenebilmesi için oluşturulan Tablo 1'deki denklemler, MATLAB teknik programlama dili kullanılarak hazırlanan bir bilgisayar programı (Pırasacı, Tablo 2. Sabit Kolletör Parametreleri (Değişken E Değerleri İçin) Güneş akısı zirve açısı, e, 30 ° Kollektörün odak merkezinden yüksekliği, H 20 cm ikinci ve üçüncü yansıtıcıların bitim noktası, M 10 cm
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=