Gizli ısı depolaması ve uygulamaları

Abstract

ÖZDOKTORA TEZİGİZLİ ISI DEPOLAMASI VE UYGULAMALARIMUHSİN MAZMANÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜKİMYA ANABİLİMDALIDanışman:Prof.Dr. Halime PAKSOYYılı:2006, Sayfa:190Juri: Prof.Dr. Halime PAKSOYProf. Dr. Hunay EVLİYAProf. Dr. Serdar ÖZTEKİNProf. Dr. Sermin ÖRNEKTEKİNProf. Dr. Sultan GİRAYGüneş enerjisi depolamayla evsel kullanım için sıcak su eldesi sistemlerinde FazDeğitiren Madde (FDM) olarak yüksek depolama yoğunlukları ve düşük fiyatlarından dolayıdaha çok inorganik maddeler kullanılmaktadır. Pasif güneş enerjisi sistemi uygulamalarındasistem yapı elemanlarına kolaylıkla eklemlenebildiğinden organik FDM'ler de tercihedilebilir. Organik FDM'ler kendi kendilerini çekirdekleştirebilir ve ihmal edilebilecekdüzeyde ya da hiç aşırı soğuma göstermezler. Bu çalışma Güneş enerjisiyle sıcak su eldesisistemlerinde kullanılabilecek FDM'ler bulup bunların ısıl iletkenliğini arttırarakuygulamada kullanmayı hedeflemiştir. Bu amaçla, ticari ölçekte parafin (Rubitherm-RT54),sodyumasetat trihidrat (CH3COONa·3H2O), ve analitik saflıkta değişik yağ asitleri (stearik,palmitik, miristik, ve laurik asit) karışımları hazırlanarak denenmiştir. FDM'lerin çoğu çokdüşük ısıl iletkenliğe sahiptir. Bu durum enerji depolama sisteminin etkinliğini büyük orandaazaltmaktadır. Çalışmanın ikinci aşamasında FDM ve ısı taşıyıcı akışkan arasındaki ısıtransfer hızını arttırmak için FDM'nin olduğu depo ortamına paslanmaz çelik bloklar (0.05L/s akış hızı), bakır borular (0.025 L/s, 0.05 L/s akış hızı) ve grafit matriksler (0.01 L/s,0.025 L/s, 0.05 L/s akış hızı) eklenmiştir. Güneş enerjisiyle sıcak su eldesi sistemlerindedepodaki su kısa süreli depolamada kullanılır. Bu sistemde suyun duyulur ısısı doğaltabakalaşmayla (stratifikasyon) depolanır. Çalışmanın üçüncü bölümünde tankın üstbölümüne FDM modüller yerleştirilerek sistemin depolama yoğunluğu arttırılmış ve ısıkayıpları azaltılarak FDM'ler yardımıyla gizli ısıda depolanmmıştır. Denemeler LleidaÜniversitesi (İspanya)'da kurulu gerçek bir güneş enerjisi depolama tankındagerçekleştirmiştir.Anahtar Kelimeler : Yağ asitleri, Parafin, Faz Değiştiren Madde, Termal Enerji Depolama(TED), stratifikasyon.

ABSTRACTDOCTORAL THESISLATENT HEAT STORAGE AND APLICATIONSDERYA DİKİCİMuhsin MAZMANÇUKUROVA UNIVERSITYINSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCESCHEMISTRY DEPARTMENTSupervisor:Prof. Dr. Halime PAKSOYYear:2003, Pages:190Jury: Prof.Dr. Halime PAKSOYProf Dr. Hunay EVLİYAProf. Dr. Serdar ÖZTEKİNProf. Dr. Sermin ÖRNEKTEKİNProf. Dr. Sultan GİRAYDomestic storage of solar energy in hot water systems usually use inorganic phasechange materials (PCM) to exploit their high storage density and low cost. In passive solarapplications; however, organic compounds are more suitable because these can easily beimpregnated into common construction materials. Organic PCMs are self-nucleating andexhibit none or negligible subcooling. This study attempts to find new PCMs that can beutilized in hot water systems with solar energy storage and enhance their thermalconductivity. Binary mixtures of commercial grade paraffin (Rubitherm-RT54), sodiumacetate trihydrate (CH3COONa·3H2O), and different analytical grade fatty acids (stearic,palmitic, myristic, and lauric acids) were investigated to determine their performance inmixtures. Most PCMs have low thermal conductivities. This is a major drawback thatdecreases thermal performance of the thermal energy storage system. Second step of thestudy focused on enhancing heat transfer between PCM and heat carrier fluid by addition ofstainless steel and copper pieces to PCM (at two different flow rates; 0.05 L/s and 0.025 L/s)and using graphite-PCM composite material (at three different flow rates; 0.05 L/s, 0.025 L/sand 0.01 L/s). In domestic hot water supply by solar energy, water is stored in a tank forshort term. This system stored sensible heat of water by stratification. In the third step addingPCM (Phase Change Material) modules at the top of the water tank would give the systemhigher storage density and compansate heat loss in top layer because of latent heat of PCM.Tests were performed under real operating conditions in a complete solar heating system thathas been constructed at the University of Lleida, Spain.Keywords: Fatty acids, Paraffin, Phase change materials, Thermal energy storage (TES),Stratification.