Experimental Investigation of a Concentrated Solar Energy Assisted Rotary Dryer System

Yüksek Lisans TeziYüksek nem, insan konforu ve iklimlendirme sistemleri için oldukça önemli bir sorundur. Bu tez çalışmasında bu soruna çevreci bir çözüm olarak, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (YGE) destekli bir nem alma sistemi önerilmiştir. Bu sistemde, nem alma cihazının ihtiyaç duyduğu termal enerji, YGE teknolojilerinden birisi olan parabolik oluklu hava kollektöründen (POHK) karşılanmaktadır. Mevsim şartları gereği iç ortamda test edilen sistemde ışınım kaynağı olarak bir güneş simülatörü kullanılmıştır. Güneş simülatöründen gelen ışınım POHK’nin odak noktasında bulunan toplayıcı tüpe yoğunlaştırılmakta ve toplayıcı tüp içerisinden geçen havayı ısıtmaktadır. Isınarak sıcaklığı yükselen hava ise dönel kurutuculu nem alma cihazının rejenerasyonu için kullanılmaktadır. Farklı ışınım (250-500-750-1000W/m²) ve hava debilerinde (44-93-127,161 m³/h) test edilen POHK’den elde edilen veriler doğrultusunda POHK’nin; enerji, ekserji ve termal-hidrolik analizleri gerçekleştirilmiştir. Ardından POHK merkezinde bulunan toplayıcı tüp içerisine spiral helezon yerleştirilmiş ve helezonun POHK performansına etkisini incelemek için aynı şartlar altında testler ve analizler tekrarlanmıştır. Sonuçlar helezonlu POHK’nin termal verimliliğinin oldukça yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Ardından, termal performansı daha iyi olan helezonlu POHK nem alma cihazına entegre edilmiştir. POHK destekli nem alma sistemin analizleri için; ışınım (1000 W/m²) ve nem alma cihazı proses havası giriş debisi (200 m³/h) sabit tutulmuş, nem alma cihazı rejenerasyon havası giriş debisi (60-80-100 m³/h) ve nem alma cihazı proses havası giriş bağıl nemi (%80-%90) değişken kabul edilmiştir. Elde edilen bulgular POHK’den elde edilen düşük-orta sıcaklıktaki enerjinin, nem alma cihazını rejenere edebildiğini göstermektedir.High humidity is a major issue for both human comfort and air conditioning systems. In this thesis, a dehumidification system assisted by concentrated solar energy (CSP) is proposed as an eco-friendly solution to this problem. In this system, the parabolic trough air collector (PTAC) provides the thermal energy needed for the rotary desiccant dehumidification unit. A solar simulator is used as a radiation source to perform indoor tests. The radiation from the solar simulator is concentrated to the collector tube located at the focal point of the PTAC that heats the air passing through the collector tube and the rotary dryer dehumidifier is regenerated using this hot air. For the proposed system, energy, exergy, and thermal-hydraulic analysis were performed in line with the data obtained from PTAC that tested under different radiation (250-500-750-1000W/m²) and airflow rates (44-93-127.161 m³/h). Then, helical screw tape was placed in the receiver tube of the PTAC and the system was tested again under the same conditions to examine the effect of the helical screw on the PTAC’s thermal performance. The results revealed that the PTAC with helical screw tape yielded a relatively higher thermal efficiency. Thereafter, PTAC (with helical screw tape) was integrated into the dehumidifier due to its better thermal performance. For the analysis of the PTAC supported dehumidification system, irradiation (1000 W/m²) and dehumidifier process air inlet flow (200 m³/h) were kept constant. The solar dehumidification system was tested under dehumidifier regeneration air inlet flow rates of 60, 80 and 100 m³/h, and dehumidifier process air inlet relative humidity of 80-90%. The results demonstrated that the low-to medium temperature energy from PTAC can successfully regenerate the dehumidifier and the system is capable of removing substantial amount of humidity