NATURAL CONVECTION INVESTIGATION AND PERFORMANCE ENHANCEMENT OF SOLAR CHIMNEY POWER PLANT

Abstract

ABSTRACT

In this study, solar chimney power plant is numerically investigated by using 3D model, standard k-ε model as fully turbulent flow, and Discrete Ordinates model (DO) as solar calculations. This study is based on Manzanares pilot data which are 194.6 m chimney elevation, 1.85 m collector height, 122 m collector radius, 5.08 m chimney radius 20 ˚C plant mean temperature, and 15 m/s air velocity within the pilot to apply a fined collector as way of development.

To evaluate the new collector, a parametric study was carried out by varying number of fins between 25, 33 and 46; thickness of fins between 0.1, 0.25 and 0.5 m, and height of fins between 0.6, 0.925 and 1.2 m.

As a result, the new collector has been suggested to get the best outcomes. The dimensions are 46, 0.1 m, 1.2 m which are the number of fins, fin thickness, and fin height, respectively. The plant efficiency, plant power outcome, Nusselt number, and Rayleigh number for optimum case are 1.674%, 700597 W, 1790.3, and 1.96E+14, respectively.

ÖZET

Bu çalışmada, üç boyutlu tam türbülans akış şartlarında güneş bacası santrali sayısal olarak incelenmiştir. Çalışma, 194,6 m baca yüksekliği, 1,85 m kollektör yüksekliği, 122 m kollektör yarıçapı, 5,08 m baca yarıçapı 20 oC santral ortalama sıcaklığı ve 15 m/s hava hızını sunan sistem verilerine, kanatçıklı kolektör uygulayabilmek amacına dayanmaktadır.

Tez kapsamında kollektör içerisine kanatçık sayısı olarak 25, 33 ve 46; kanat kalınlığıolarak 0,1, 0,25 ve 0,5 m; ve kanat yüksekliği olarak ise 0,6, 0,925 ve 1,2 m olarak değişen kanatçık yapıları uygulanarak bir parametrik çalışma yapılmıştır.

Sonuç olarak, yeni kollektör için en iyi sonuçları elde etmek amacıyla optimum değerler elde edilmiştir. Optimum kanatçık sayısı, kanatçık kalınlığı ve kanatçık yüksekliğinin sırasıyla, 46, 0,1 m ve 1,2 m olduğu saptanmıştır. Ayrıca, optimum verim, santral güç çıktısı, Nusselt sayısı ve Rayleigh sayısının ise sırasıyla, 1,674%, 700597 W, 1790,3 ve 1,96E+14 oldukları görülmüştür.