15 Mar The Usage of Nano and Polymer Additives in Geopolymer Concrete PDF Ücretsiz indirin

The Usage of Nano and Polymer Additives in Geopolymer Concrete PDF Ücretsiz indirin

Aerodinamik sürtünmeler motor gücünü ve termik verimi H-H eğrisine kadar azaltmaktadır [83, 84]. Mekanik kayıplar piston ve segmanların sürtünmesinden, yatak sürtünmelerinden, yağ pompası vb. G-G çizgisi ile gösterilen mekanik sürtünme, motor gücü ve termik verimi azaltır [83, 84]. 59 39 Kol muylusu A noktasında iken sıcak silindirin pistonu ÜÖN da bulunmakta olup aģağıya dönme pozisyonundadır. Soğuk silindirin pistonu ise silindirin ortalarında olup ÜÖN ya doğru hareket etmektedir. Kol muylusu A noktasından B’ye geldiğinde soğuk silindirin pistonu ÜÖN’ ya ulaģır. Bu süreçte soğuk silindirdeki çalıģma maddesi hacmi değiģmemek Ģartıyla sıcak silindire aktarılmıģtır. GeçiĢ esnasında rejeneratör ve ısıtıcıdan ısı alarak sıcaklığını yükseltmiģtir. Kol muylusu B noktasından C’ ye giderken her iki piston aģağıya doğru hareket eder. Kol muylusu C’ ye geldiğinde çalıģma maddesinin çoğunluğu sıcak silindirde, bir miktarı da soğuk silindirde bulunmaktadır.

John Ericsson 373 W gücünde küçük bir motora hareket vermek için 3,25 m 2 lik bir parabolik kollektör tasarlamıģ ve imal etmiģtir. Buhar direkt olarak güneģ kollektörünün içerisinde üretilmektedir yılında, Ericsson bir güneģ motorunu New York da sergilemiģtir. Bu sistemde 3,35 m uzunluğunda, 4,88 m geniģliğinde bir parabolik oluklu kollektör kullanılmıģtır. Sistemde güneģ ıģınları 15,88 cm çapında bir boruya odaklanmaktadır. Parabolik oluklu kollektörlerin odak noktasına cam kaplı tüpler yerleģtirmiģlerdir. GüneĢ kollektörleri alıcı tüplerin içerisinde 0,1 MPa doymuģ buhar üretmiģtir. Kollektörler 1250 m 2 toplam yüzey alanına sahiptir [31] 1936 yılında, Abbot 0,37 kw lık bir buhar motoru ve bir parabolik oluklu kollektör kullanarak güneģ enerjisini mekanik enerjiye dönüģtürmüģtür. Çevrimlik net iģlerin hesaplanmasında izotermal yaklaģım kullanılmıģtır. Her üç motorun aynı sıcak ve soğuk kaynak sıcaklıkları arasında çalıģtığı kabul edilmekte, süpürme hacimleri ve motor devirleri birbirine eģit alınmaktadır.

Bu analizde konsantrasyon oranı, ısıl kayıplar gibi güneģ kollektör tasarım parametrelerinin ve motor tasarım parametrelerinin güneģ enerji sisteminin verimi üzerine etkisini incelemiģlerdir [76]. Chen ve arkadaģları, bir Stirling motoru ve bir güneģ kollektöründen oluģan birleģik bir sistemin performansını belirlemek amacı ile bir model geliģtirmiģlerdir. Bu modeli kullanarak sistemin maksimum verimini ve güneģ kollektörünün optimum çalıģma sıcaklığını belirlemiģlerdir [77]. 34 14 Ottawa, Winnipeg ve Edmonton daki veriler kullanılarak 5 MW termal performansa sahip üç sistem için çalıģmalar gerçekleģtirilmiģtir [48]. Bernardes ve arkadaģları güneģ bacasının çıkıģ gücünü ve çıkıģ gücü üzerine çeģitli yapım koģullarının ve ortam Ģartlarının etkilerini analiz etmek için bir matematik model geliģtirmiģlerdir. Matematik modelden elde edilen veriler Manzanares deki prototipten alınan verilerle uyum içersindedir. ÇıkıĢ gücü baca yüksekliği, kollektör alanı ve kollektörün geçirgenliğinin artması ile artırılabilmektedir. Parabolik oluklu kollektörler bir sıra boyunca uzanan bir ısı toplama sistemi kullanırken, güneģ enerji kuleleri ısıyı merkezi bir noktaya odaklamaktadır [50]. GüneĢ enerji kule sistemi [30] GüneĢ enerji kule sistemi, bir kule üzerine yerleģtirilen merkezi bir alıcı ve heliostat olarak adlandırılan özel aynalardan oluģmaktadır. Kule heliostatların merkezine yerleģtirilmiģ ve güneģ ıģınları kule üzerindeki merkezi alıcıya odaklanmaktadır. 68 Hareket Mekanizmaları Rhombic hareket mekanizması 1953 yılında Meijer tarafından icat edilen Rhombic hareket mekanizması [83] beta tipi Stirling motorlarında kullanılmaktadır [112].

• Böylece çalıģma maddesi yeniden ısıtmak için alıcıya gönderilir.
• 0,5 sıcaklık oranı, 0,75 süpürme hacim oranı, 0,5 mekanik verim ve 0,5 ölü hacim oranı için maksimum iģ faz açısı arasında elde edilmiģtir.
• Sisteme ısı sürülmesi sürekli olduğundan, emme ve egzoz supapları bulunmadığından ve basınç değiģimleri sinüzoidal olduğundan, gürültüsüz ve titreģimsiz çalıģır.
• 34 14 Ottawa, Winnipeg ve Edmonton daki veriler kullanılarak 5 MW termal performansa sahip üç sistem için çalıģmalar gerçekleģtirilmiģtir [48].

ĠĢlem çalıģma maddesinin sabit sıcaklıkta ısı vermesi kabul edilmektedir. Biyel muylusu A noktasına vardığında çevrim tamamlanmıģ olmaktadır [83, 94, 105, 106]. 41 yılında Schlaich-Bergermann tarafından Suudi Arabistan ın Riyad kentine 2 adet 50 kw lık bir parabolik ayna/stirling sistemi kurulmuģtur. Ticari amaçla üretilen bu sistemde; 11 m çapında 88 adet aynadan oluģan bir parabolik ayna, bir alıcı ve United Stirling 4-95 Mark II kinematik Stirling motoru kullanılmıģtır [63]. Schlaich-Bergermann und Partner (SBP) tarafından 10 kw bir parabolik ayna/stirling sistemi geliģtirilmiģtir. Bu sistemde 8,5 m çapında bir parabolik ayna, bir alıcı ve V-161 kinematik Stirling motoru kullanılmıģtır. V-161 Stirling motoru 1500 dev/dak ve 3000 dev/dak motor devirlerinde sırası ile 10 ve 15 kw güç üretmiģtir. Cummins Power Ģirketi (CPG) parabolik ayna, ısı borulu alıcı ve serbest pistonlu bir Stirling motorundan oluģan 7 kw lık bir parabolik ayna/stirling sistemi geliģtirilmiģtir. Bu sistemde kullanılan serbest pistonlu Stirling motoru 5,2 kw güce ve %22 verime sahiptir [63].

Resim 5.1 de manivela hareket mekanizmalı Stirling motoru ve aynadan oluģan sistemin resmi görülmektedir. Bu sistemde 1,7 m çapında ayna kullanılarak güneģ enerjisi 0,25-0,35 m uzunluğunda yer değiģtirme silindiri dıģ yüzeyine odaklanmaktadır. Deneylerde, 2 bar Ģarj basıncında çalıģma maddesi olarak helyum kullanılarak 344 dev/dk motor devrinde 23,59 W motor gücü elde edilmiģtir. Bu sistemin verimi geri yansıma ve radyasyon kayıpları nedeniyle oldukça düģük elde edilmiģtir [143]. Ġekil 5.3 de görüldüğü gibi, güneģ ıģınları kaviti iç yüzeyine odaklayarak güneģ enerjisinin geri yansıma ve radyasyon kayıpları minimize edilmeye çalıģılmıģtır. 90 70 Senft (2002) Schmidt analiz metodunu kullanarak gama tipi bir Stirling motorunun termodinamik analizini gerçekleģtirmiģtir. Optimum koģullarda; süpürme hacim oranı, ölü hacim ve faz açısının motor çıkıģ gücüne etkisini incelemiģlerdir. 0,5 sıcaklık oranı, 0,75 süpürme hacim oranı, 0,5 mekanik verim ve 0,5 ölü hacim oranı için maksimum iģ faz açısı arasında elde edilmiģtir. Buna ilaveten, süpürme hacim oranının artması ile iģ belirli bir değere kadar artıģ göstermekte ve daha sonra azalmaktadır [131]. Kongtragool ve Wongwises (2006) izotermal analiz metodu kullanarak soğuk, sıcak ve rejeneratördeki ölü hacimlerinin bir Stirling motorunun performansına etkilerini incelemiģlerdir. Net iģin yalnızca ölü hacimlere bağlı olduğunu, ısı giriģi ve motor veriminin ise hem rejeneratör verimine hem de ölü hacimlere bağlı olduğunu belirtmiģlerdir. Ölü hacmin artması ve rejeneratör veriminin azalması ile motor verimi azalmıģtır [132].

Sisteme ısı sürülmesi sürekli olduğundan, emme ve egzoz supapları bulunmadığından ve basınç değiģimleri sinüzoidal olduğundan, gürültüsüz ve titreģimsiz çalıģır. AteĢleme ve enjeksiyon sistemleri ile supap gibi yardımcı parçalara ihtiyaç duyulmadığından az bakım gerektirir. Yağlama yağı soğutucu etkide bulunmadığından içten yanmalı motorlarda olduğu gibi ısı kaybı olmaz. Ayrıca yağ sarfiyatı daha az ve yağ değiģim aralığı daha uzundur. Yanmanın kontrollü ve dıģardan olması sebebi ile azotoksit, karbonmonoksit ve yanmamıģ hidrokarbon miktarı içten yanmalı motorlara göre daha azdır. Stirling motorları çok değiģik mekanik düzenlemelerle, çok küçük ve çok büyük boyutlarda ve değiģik güçlerde üretilebilir [78, 82, 83, 88]. 74 54 ġekil Stirling ve buji ateģlemeli motorların tork değiģimleri [83] Isıtıcı ve soğutucu sıcaklıkları ġekil 3.22 de ısıtıcı ve soğutucu sıcaklıklarının fonksiyonu olarak çıkıģ gücü performans değerleri görülmektedir. Ġekilde görüldüğü gibi, ısıtıcı sıcaklığının artması ve soğutucu akıģkan giriģ sıcaklığının azalması motor gücü ve verimini artırmaktadır [83]. Stirling motorlarında gürültü seviyesinin artıģına soğutma için ilave edilen parçalar sebep olabilir.

Bu iģlem esnasında çalıģma maddesinin çoğunluğu sıcak silindirde geniģlediğinden sıcak silindirin cidarlarından ısı alarak sıcaklığını korumaya çalıģır. Bu sebeple bu iģlem sabit sıcaklık altında geniģleme kabul edilmektedir. Kol muylusu C noktasından D’ ye giderken soğuk silindirin pistonu AÖN ya doğru, sıcak silindirin pistonu ise ÜÖN ya doğru hareket etmektedir. Sıcak silindirdeki hacim azalması kadar soğuk silindirde hacim geniģlemesi olmaktadır. Kol muylusu D noktasına ulaģtığında sıcak silindirde bulunan çalıģma maddesinin yarısı hacim değiģmemek Ģartıyla soğuk silindire aktarılmaktadır. Sonuç olarak kol muylusunun C’ den D’ ye hareketi sabit hacimde soğutma iģlemini gerçekleģtirmektedir. Kol muylusu D noktasından A’ ya giderken her iki pistonda ÜÖN’ ya doğru hareket etmektedir.

Kol muylusu A’ ya ulaģtığında sıcak silindirin hacmi sıfır olmakta, soğuk silindirin hacmi de yarıya düģmektedir. ÇalıĢma maddesinin hemen hemen tamamı soğuk silindir içerisinde sıkıģtırıldığından, soğuk silindirin cidarlarına ısı vererek sabit sıcaklıkta durum değiģimi sağlanmaktadır. Kol muylusu A noktasına vardığında çevrim tamamlanmıģ olmaktadır [84, 87]. Yer değiģtirme pistonu biyelinin silmostbet türkiye ekseni ile yaptığı açı, (4.8) olarak ifade edilebilir. Krank kol muylusu ile manivelanın dönme merkezi arasındaki değiģken mesafe, (4.9) Ģeklinde ifade edilebilir. Güç ve yer değiģtirme pistonlarının konumlarını tanımlamada sırası ile krank merkezi ve manivela merkezi orijin kabul edilebilir. 99 79 Mekanizmanın ġekil 4.3 de görülen pozisyonu baģlangıç kabul edilmektedir. Krank açısı cinsinden 2 radyan olan çevrim süresi 360 parçaya ayrılmıģ ve her bir aralık için basınç, hacim, iģ ve iç enerjinin diferansiyeli hesaplanmıģtır. Ġzotermal analizde soğuk hacim 1, sıcak hacim 1 ve rejeneratör hacmi ise 25 hücreye ayrılmıģtır. BaĢlangıç pozisyonu için soğuk hacim yüksekliği EĢ ve EĢ yardımıyla, ve sıcak hacim yüksekliği olarak hesaplanır.

Bir güneģ enerji kule sisteminin en önemli parçası ısı toplama ve transfer sistemidir. GüneĢ enerji kulesinin üzerinde yer alan merkezi alıcı bir ısı transfer akıģkanın aktığı tüplerden oluģmaktadır. Alıcı heliostatlardan gelen ısıyı absorbe ederek çalıģma maddesine aktarmaktadır. Isınan çalıģma maddesi buhar üretmek için bir ısı eģanjörüne pompalanmaktadır. GüneĢ enerji kulesindeki çalıģma maddesi alıcıdan ısı eģanjörüne doğrudan pompalanmaz. Bunun yerine çalıģma maddesini 24 saate kadar depolayabilecek iyi yalıtılmıģ yüksek sıcaklık depolama tankına gönderir. ÇalıĢma maddesi sıcak depolama tankından ihtiyaç duyulduğunda buhar üretmek için ısı eģanjörüne pompalanır.

Ġekil 3.14 de rhombic hareket mekanizmalı beta tipi bir Stirling motorunun Ģematik resmi görülmektedir. Rhombic hareket mekanizması, güç ve yer değiģtirme pistonu bağlantı parçaları ve rodları ile birbirine ters yönde hareket eden iki diģliden oluģmaktadır. Böylece piston ve silindir gibi parçalarda aģıntı minimuma indirilmektedir [80, 83, 88]. 62 42 yer değiģtirme pistonunun eteği ġekil 3.9.b’de görülen 2 noktasına gelmektedir [84, 104]. Yer değiģtirme pistonu muylusu B noktasından C noktasına giderken yer değiģtirme pistonu ÜÖN civarında sabit kalacak, güç pistonu AÖN dan ÜÖN ya doğru hareket edecektir. Bu hareket esnasında çalıģma maddesinin hemen hemen tamamı yer değiģtirme pistonu ile güç pistonunun arasındaki soğuk hacimde sıkıģtırma iģlemine tabi tutulacaktır. ĠĢlem esnasında çalıģma maddesinden soğuk cidarlara ısı akıģı olduğu için bu iģlemin sabit sıcaklıkta gerçekleģtiği kabul edilmektedir. Bu iģlemin sonucunda yer değiģtirme pistonunun eteği ve güç pistonunun tepesi 3 noktasında bulunmaktadır. Yer değiģtirme pistonunun eteği ile güç pistonunun tepesi arasındaki mesafe yer değiģtirme pistonu kursunun yarısından fazladır [84, 104]. Yer değiģtirme pistonu muylusu C noktasından D’ye giderken güç pistonu ÜÖN civarında sabit kalacak, yer değiģtirme pistonu ÜÖN’dan AÖN’ya doğru kendi kursunun yarısından fazla hareket edecektir. Bu hareket esnasında çalıģma maddesinin iģgal ettiği toplam hacim sabit kalmaktadır. Bu iģlem esnasında soğuk hacimde bulunan çalıģma maddesi sıcak hacme geçecektir.