Düzlemsel güneş kollektörlerinde seryum oksit – su ve çinko oksit-su nanoakışkanları kullanımının ısıl verime etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Bu çalışmada düzlemsel güneş kollektörlerinde %0.01, %0.1, %1 konsantrasyonlarda Seryum oksit (CeO2), Çinko Oksit-Su (ZnO) nanoakışkanları ile suyun kullanıldığı sistemin farklı debilerde (250 lt/h, 150 lt/h, 50 lt/h) ve farklı saatlerde (07:30-17:30) verim, sıcaklık-ışınım-saat, ekserji kaybı gibi paremetreler açısından deneysel ve sayısal olarak mukayesesi yapılmıştır. Deneysel çalışmada elde edilen sonuçlara ilave olarak, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ile sayısal olarak analiz çalışmaları yapılmış ve deneysel olarak elde edilen verilerle karşılaştırma yapılmıştır. Deneysel çalışma ile HAD ile edilen bulguların sayısal analiz sonuçlarının birbirileriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Yapılan deneylerden elde edilen sonuçlara göre suya kıyasla verimdeki en fazla artış %1 ZnO-su nanoakışkanında, 250 lt/h debide gerçekleşmiş olup; bu artış %28’dir. Suya kıyasla verimdeki en az artış ise 50 lt/h debide %0.01 CeO2-su nanokışkanında gerçekleşmiş olup; bu artış %8’dir. En yüksek entropi üretimi 50 lt/h debide su için 6.72 W/K olurken, en düşük entropi üretimi %1 ZnO nanoakışkanı için 250 lt/h debide 5.57 W/K olmuştur. En yüksek ekserji yıkımı 50 lt/h debide su için 1235 W olurken, en düşük ekserji yıkımı 250 lt/h debide %1 ZnO nanoakışkanı için 1005 W olmuştur.

The aim of this study is to experimentally and numerically compare in terms of various parameters such as efficiency, temperature-radiation-hour and exergy loss, a system using environmentally friendly, technologically advanced flat plate solar collectors with 0.01%, 0.1%, and 1% concentrations of Cerium oxide (CeO2) and Zinc Oxide-Water (ZnO) nanofluids at different flow rates (250 liters/hour, 150 liters/hour, 50 liters/hour) and different times (07:30-17:30). In addition to the results obtained from the experimental study, numerical analysis studies were conducted using Computational Fluid Dynamics (CFD) and these numerical results were compared with the experimental data. The findings from the experimental study are consistent with the numerical analysis results obtained through CFD. According to the results obtained from the experiments, the highest increase in efficiency compared to water occurred with 1% ZnO-water nanofluid at a flow rate of 250 liters/hour, with an increase of 28%. The lowest increase in efficiency compared to water occurred with 0.01% CeO2-water nanofluid at a flow rate of 50 liters/hour, with an increase of 8%. The highest entropy production was 6.72 W/K for water at 50 lt/h flow rate, while the lowest entropy production was 5.57 W/K at 250 lt/h flow rate for 1% ZnO nanofluid. The highest exergy destruction was 1235 W for water at 50 lt/h flow rate, while the lowest exergy destruction was 1005 W for 1% ZnO nanofluid at 250 lt/h flow rate.