Tasarım parametrelerinin parabolik oluk tipi bir güneş kollektörünün performansına etkisi

Abstract

Buhar türbini kullanarak güneş enerjisinden elektrik üretmek için yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyulmaktadır. Yüksek ve orta sıcaklık uygulamalarında genellikle yoğunlaştırıcılı güneş enerjisi sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerden en yaygın kullanılanı parabolik oluk tipi güneş kollektörleridir. Bu tip kollektörlerde, parabolik bir oluk üzerine yerleştirilen yansıtıcı yüzeye düşen güneş ışınları, yansıtıcının yerleştirildiği parabolün odak noktasında yer alan bir alıcı (yutucu) boruya yansıtılarak yoğunlaştırma yapılmaktadır. Böylece alıcı boruda ve bu borunun içinden geçen akışkanda yüksek sıcaklıklar elde edilmektedir. Bu çalışmada, parabolik oluk tipi yoğunlaştırıcılar üzerine teorik bir araştırma yapılmıştır. Parabolik oluk tipi kollektörlerin toplayıcı kısmı için farklı malzemeler ve geometriler kullanılarak karşılaştırmalı bir performans analizi yapılmıştır. Çalışmada dört tasarım parametresi kullanılmıştır. Bunlar cam örtü çapı, emici boru et kalınlığı, emici boru çapı ve emici boru malzemesidir. Farklı parametre değerlerinin kollektörün performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Performans kriteri olarak yutucu içerisinden geçirilen akışkana aktarılan faydalı ısı kullanılmıştır. Sonuçlar emici boru çapı ve malzemesinin ısıl performans üzerinde kayda değer bir etkisi olduğunu, diğer taraftan emici boru et kalınlığı ve cam örtü çapının ısıl performansa kayda değer bir etkisi olmadığını göstermiştir.

High temperatures are required for electricity generation by solar energy using steam turbine. Concentrated solar energy systems are generally used for medium and high temperature applications. From these systems, parabolic trough type solar collectors have the most common use. In these collectors, the insolation falling on a reflective surface placed on a parabolic trough structure is concentrated by reflecting it to a receiver (absorber) tube located at the focal line of the reflector. High temperatures can thus be obtained on the receiver tube and in the fluid passing through it. In this study, a theoretical investigation has been carried out on parabolic trough concentrators. A comparative performance analysis is performed using different absorber materials and geometries for the receiver part of the parabolic trough solar collectors. Four design parameters are used in the study. These are glass cover diameter, absorber tube wall thickness, absorber tube diameter and absorber tube material. The effects of different parameter values on the performance of the collector are examined. As a performance criterion, useful heat gain by the fluid passing through the absorber is used. The results show that the absorber tube diameter and material have a significant influence on the thermal performance while the absorber tube wall thickness and glass cover diameter have not a significant influence on the thermal performance.