Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu

Acır, Adem; ata, ismail

doi:10.2339/politeknik.525884

Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu

İsmail ATA, (Erciyes Üniversitesi, Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Uzay Mühendisliği Bölümü, Kayseri, Türkiye)

Adem ACIR (Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Politeknik Dergisi

5 0

Yıl: 2020 Cilt: 23 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 527 - 535 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.2339/politeknik.525884 İndeks Tarihi: 14-06-2021

Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu

Öz:

Bu çalışmada, yutucu yüzeyi üzerinde farklı geometriye sahip kanatçıklar bulunan hava akışkanlı güneş kollektörlerinde ısıtransferine (Nusselt sayısı) etki eden parametrelerin optimizasyonu için Taguchi metodu kullanılmıştır. Deney parametresi olarakdört farklı Reynolds sayısı (Re=3150, 3800, 4400 ve 5000), iki farklı kanatçık tipi (Tip-I ve Tip-II) ve iki farklı kollektör eğimaçısı (α=25° ve 40°) belirlenmiştir. Üç farklı deney parametresi olan Reynolds sayısı, kollektör eğim açısı ve yutucu yüzey kanatçıktipinin kollektörün ısı transferine olan etkileri incelenmiştir. Taguchi metodu kullanılarak elde edilen L8 (41x22) dikey deneydizilimi ile ısı transferinin maksimum olması için gerekli olan optimum deney dizilimi tespit edilmesi amaçlanmıştır. En yüksekNu sayısı değeri için optimum deney dizilimi A4B2C1 (Re=5000, Tip-II, α=25°) olarak elde edilmiştir. Her bir deney parametresininısı transfer miktarına olan etkilerinin analizi için ANOVA yöntemi kullanılmıştır. Kullanılan deney parametrelerinden deneysonucuna en yüksek etki eden parametre %73,77 ile Re sayısı olarak bulunmuştur.

Anahtar Kelime:

Optimization of the Parameters Affecting the Heat Transfer Enhancement on the Solar Air Collector with Taguchi Method

Öz:

In this study, Taguchi method was used to optimize the parameters that are related to the heat transfer (Nusselt number) of solar air collectors having different geometry fins on the absorber surface. Four different Reynolds numbers (Re=3150, 3800, 4400 ve 5000), two different fin types (Tip-I and Tip-II) and two different tilt angles (α=25° and 40°) were determined as test parameters. The effects of Reynolds number, collector tilt angle, and absorber surface flap type on heat transfer of the collector were investigated. The L8 (41x22 ) orthogonal test sequence obtained by using the Taguchi method was aimed to determine the optimum experimental sequence required for maximum heat transfer. The optimum experimental sequence for the highest Nu number was obtained as A4B2C1 (Re = 5000, Type-II, α = 25°). ANOVA method was used to analyze the effects of each experimental parameter on the heat transfer amount. The most effective parameter was Re number with 73.77% of the experimental results

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Kumar A., Saini R.P., Saini J.S., “A review of thermohydraulic performance of artificially roughened solar air heaters”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 37: 100–122, (2014).
[2] Acır A., Ata İ., Canlı M.E., “Investigation of effect of the circular ring turbulators on heat transfer augmentation and fluid flow characteristic of solar air heater”, Experimental Thermal and Fluid Science, 77: 45-54, (2016).
[3] Lin W., Ma Z., “Using Taguchi-Fibonacci search method to optimize phase change materials enhanced buildings with integrated solar photovoltaicthermal collectors”,Energy, 106: 23-37, (2016).
[4] Kuo CF.J., Su TL., Jhang PR., Huang CY., Chiu CH., “Using the Taguchi method and grey relational analysis to optimize the flat-plate collector process with multiple quality characteristics in solar energy collector manufacturing”, Energy, 36: 3554-3562, (2011).
[5] Kotcioglu I., Cansiz A., Khalaji M.N., “Experimental investigation for optimization of design parameters in a rectangular duct with plate-fins heat exchanger by Taguchi method”, Applied Thermal Engineering, 50: 604-613, (2013).
[6] Yadav S., Kaushal M., Varun, Siddhartha, “Nusselt number and friction factor correlations for solar air heater duct having protrusions as roughness elements on absorber plate”, Experimental Thermal and Fluid Science, 44: 34–41, (2013).
[7] Acır A., Ata İ., “A study of heat transfer enhancement in a new solar air heater having circular type turbulators”, Journal of the Energy Institute, 89: 606-616, (2016).
[8] Chamoli S., Yu P., Kumar A., “Multi-response optimization of geometric and flow parameters in a heat exchanger tube with perforated disk inserts by Taguchi grey relational analysis”, Applied Thermal Engineering, 103: 1339–1350, (2016).
[9] Bopche S.B., Tandale M.S., “Experimental investigations on heat transfer and frictional characteristics of a turbulator roughened solar air heater duct”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 52: 2834–2848, (2009).
[10] Celik N., Pusat G., Turgut E., “Application of Taguchi method and grey relational analysis on a turbulated heat exchanger”, International Journal of Thermal Sciences, 124: 85–97, (2018).
[11] Ansari M., Bazargan M., “Optimization of flat plate solar air heater with ribbed surfaces”, Applied Thermal Engineering, 136: 356–363, (2018).
[12] Acır A., Canlı M.E., Ata İ., Çakıroğlu R., “Parametric optimization of energy and exergy analyses of a novel solar air heater with grey relational analysis” Applied Thermal Engineering, 122: 330–338, (2017).
[13] Chamoli S. “A Taguchi approach for optimization of flow and geometrical parameters in a rectangular channel roughened with V down perforated baffles”, Case Studies in Thermal Engineering, 5: 59–69, (2015).
[14] Sahin B., Demir A., “Performance analysis of a heat exchanger having perforated square fins”, Applied Thermal Engineering, 28: 621–632, (2008).
[15] Sharma S.K., Kalamkar V.R., “Experimental and numerical investigation of forced convective heat transfer in solar air heater with thin ribs”, Solar Energy, 147: 277–291, (2017).
[16] Pandey N.K., Bajpai V.K., Varun, “Experimental investigation of heat transfer augmentation using multiple arcs with gap on absorber plate of solar air heater”, Solar Energy, 134: 314–326, (2016).
[17] Kline S.J., McClintock F.A., “Describing uncertainties in single sample experiments, Mechanical Engineering, 75, 3–8, (1953).
[18] Taguchi G., “Taguchi techniques for quality engineering”, Quality Resources, New York, (1987).
[19] Günes S., Manay E., Senyiğit E., Ozceyhan V., “A Taguchi approach for optimization of design parameters in a tube with coiled wire inserts”. Applied Thermal Engineering, 31: 2568-2577, (2011).
[20] Aghaie A.Z., Rahimi A.B., Akbarzadeh A., “A general optimized geometry of angled ribs for enhancing the thermo-hydraulic behavior of a solar air heater channelA Taguchi approach”, Renewable Energy, 83: 47-54, (2015).

APA	ata i, Acır A (2020). Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. , 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
Chicago	ata ismail,Acır Adem Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. (2020): 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
MLA	ata ismail,Acır Adem Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. , 2020, ss.527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
AMA	ata i,Acır A Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. . 2020; 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
Vancouver	ata i,Acır A Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. . 2020; 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
IEEE	ata i,Acır A "Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu." , ss.527 - 535, 2020. 10.2339/politeknik.525884
ISNAD	ata, ismail - Acır, Adem. "Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu". (2020), 527-535. https://doi.org/10.2339/politeknik.525884

APA	ata i, Acır A (2020). Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. Politeknik Dergisi, 23(2), 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
Chicago	ata ismail,Acır Adem Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. Politeknik Dergisi 23, no.2 (2020): 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
MLA	ata ismail,Acır Adem Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. Politeknik Dergisi, vol.23, no.2, 2020, ss.527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
AMA	ata i,Acır A Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. Politeknik Dergisi. 2020; 23(2): 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
Vancouver	ata i,Acır A Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu. Politeknik Dergisi. 2020; 23(2): 527 - 535. 10.2339/politeknik.525884
IEEE	ata i,Acır A "Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu." Politeknik Dergisi, 23, ss.527 - 535, 2020. 10.2339/politeknik.525884
ISNAD	ata, ismail - Acır, Adem. "Hava akışkanlı güneş kollektöründe ısı transferi iyileştirmesine etki eden parametrelerin taguchi metodu ile optimizasyonu". Politeknik Dergisi 23/2 (2020), 527-535. https://doi.org/10.2339/politeknik.525884