Experimental Investigation of a Solar Air Collector with Internal Baffles

ç Bölmelere Sahip Havalı Bir Güneş Kolektörünün Deneysel Olarak İncelenmesi

Abstract

Solar air collectors are one of the tools used to obtain heat energy from solar energy. In order to improve thermal performance in solar air collectors, instead of a flat surface absorber plate, a collector absorber plate with different designs (winglet obstacle, etc.) can be used. With the changes made on the surface of the collector absorbent plate, it is aimed to increase the thermal efficiency by increasing the heat transfer to the air, which circulate in the collector. One of the methods designed and used to increase thermal efficiency is the absorber plate with internal baffles. The primary purpose is to improve the heat transfer between the absorber plate and the air thanks to the internal baffles placed on the absorber plate. In this study, the performance of a solar air collector designed and manufactured by the authors was experimentally investigated, and analyses were carried out using the I. and II. Laws of Thermodynamics (energy and exergy analysis). The collector’s performance was evaluated by measuring the temperature, humidity and radiation in the experiments conducted for three days continuously in the climatic conditions of the province of Osmaniye. It was seen from the results that the performance of the solar collector changed during the day depending on the outdoor climate conditions on the days of the experiment. Collector energy efficiency during the experiment was calculated as a maximum value of 87,08%. The collector’s exergy destruction and improvement potential varied between 0,211- 1,172 kW and 0,210-1,134 kW, respectively, during the experiment.

Özet

Havalı güneş kolektörleri, güneş enerjisinden termal enerji elde etmek için kullanılanaraçlardan biridir. Havalı güneş kolektörlerinde termal performansın iyileştirilebilmesiamacıyla düz yüzeyli emici plaka yerine farklı tasarımlara (kanatçık engel vb.) sahipemici plakalar kullanılabilmektedir. Kolektör emici plakasında yapılacak değişikliklerile kolektör içerisinde dolaşan havaya olan ısı transferi artırılarak termal verimliliğinyükseltilmesi hedeflenmektedir. Termal verimliliğin artırılması için tasarlanan ve kullanılan yöntemlerden bir tanesi de iç bölmelere sahip emici plakadır. Emici plaka üzerineyerleştirilen iç bölmeler sayesinde plaka ile hava arasındaki ısı geçişinin iyileştirilmesitemel amaçtır. Bu çalışmada, yazarlar tarafından tasarlanıp imal edilen iç bölmeleresahip bir havalı güneş kolektörünün performansı deneysel olarak incelenmiş ve Termodinamiğin I. ve II. Yasası kullanılarak analizler (enerji ve ekserji analizleri) gerçekleştirilmiştir. Osmaniye ili iklim koşullarında kesintisiz üç gün süre ile yapılan deneylerde,sıcaklık, nem ve ışınım gibi farklı parametreler ölçülerek kolektörün performansı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan, güneş kolektörünün performansının deneyyapılan günlerdeki dış iklim şartlarına bağlı olarak gün içerisinde değişim gösterdiğigörülmüştür. Deney süresince kolektör enerji verimi maksimum %87,08 olarak hesaplanmıştır. Kolektörün ekserji yıkımı ve iyileştirme potansiyeli değerleri deney süresincesırasıyla 0,211- 1,172 kW ve 0,210-1,134 kW arasında değişmiştir.