Ayse Dayan

In this study, an Artificial Neural Network (ANN) approach was employed to predict the outlet air temperature and thermal efficiency of a solar air collector equipped with porous absorber surfaces. The experimental data used for model development were obtained from a custom-built solar air collector whose absorber surface was constructed using porous metallic scourers. Three different absorber surface configurations were tested under varying operating conditions. The dataset included measurements of inlet air temperature, solar irradiance, air mass flow rate, and surface temperatures recorded at four distinct points on the absorber. Corresponding outlet air temperatures and thermal efficiency values were also determined experimentally. ANN models were trained using this dataset, and the prediction results were graphically compared with experimental outcomes for all three surface types. To further evaluate the model’s performance, test data were utilized, and the results were assessed using the correlation coefficient (R) and mean squared error (MSE) metrics. The ANN model demonstrated high predictive accuracy, yielding an R value of 0.99987 and an MSE of 0.0901.

The effect of adding stainless steel scourers to absorber surfaces on solar air heater heat transfer efficiency is investigated in this study. The energy and exergy efficiency of collectors with different absorber surface layouts were assessed by a comparative analysis. The absorber surfaces were categorized into three types based on the density of scourers: flat non-porous Type III (T3), less complex porous Type II (T2), and complex porous Type I (T1). Experiments performed at air mass flow rates of 0.025 kg/s and 0.05 kg/s, measuring parameters such as ambient temperature, absorber surface temperature, solar radiation, air inlet and outlet temperatures.At a flow rate of 0.025 kg/s, energy efficiencies of T1, T2, and T3 were 45%, 42%, and 36%, respectively. These efficiencies improved to 55%, 49%, and 46% when the flow rate was increased to 0.05 kg/s. A similar trend was seen in exergy efficiencies, which were 50%, 48%, and 40% for T1, T2, and T3 at 0.025 kg/s, increasing to 66%, 55%, and 52% at 0.05 kg/s.The findings indicated that the flat plate collector (T3) exhibited the lowest efficiency and the highest irreversibility. Additionally, an increase in airflow rate enhanced overall collector performance. These results underscore the significant advantages of porous absorber surfaces, especially the intricate porous design of T1, in improving the energy and exergy efficiencies of solar energy collectors.

Bu çalışmada yutucu yüzeyi farklı engellerden oluşmuş havalı bir güneş kollektörünün tasarımı yapılmıştır. Havalı güneş kollektörün yutucu yüzeyi, gözenekli bulaşık telleri kullanılarak oluşturulmuştur. Deneysel çalışma için üç farklı yutucu yüzey kullanılmıştır. Birinci tip yutucu yüzey olarak karmaşık yüzey (Tip I), ikinci tip yutucu yüzey olarak az karmaşık yüzey (Tip II), üçüncü tip yutucu yüzey olarak düz yüzey (Tip III) kullanılmıştır. Üç farklı yutucu yüzey olarak imal edilen bu yüzeylerin üzerine bulaşık telleri karmaşık ve az karmaşık olarak yerleştirilmiştir. Bir tane yutucu yüzey de boş bırakılmıştır. Bulaşık telleri yanyana ve uç uca eklenerek selenoid şekilde yapıştırıldıktan sonra siyah mat boya ile boyanarak güneş ışınımından daha fazla yararlanılmıştır. Deneylerde, hava geçiş kanallarından geçen havanın kütlesel debisi 0,05 kg/s ve 0,025 kg/ s olarak alınmış ve en uygun debi değeri 0,05 kg/s olarak bulunmuştur. Kollektör kasasının dış yan kenarları ve altı alüminyum malzemeden yapılmış olup, dış havaya bakan bu yüzeyler yalıtım malzemesi ile sıkı bir şekilde izole edilmiştir. Bu kollektör yatayla 37 0C açı yapacak şekilde ve üzerine gölge düşmeyecek biçimde bir sehpa üzerine güneye bakacak şekilde yerleştirilmiştir. Kollektör verim hesaplamalarının yapılabilmesi için kollektör giriş sıcaklığı, çıkış sıcaklığı, yutucu yüzey sıcaklığı, çevre sıcaklığı ve güneş ışınım değerleri ölçülmüştür. Kollektör yüzeyinin karmaşıklık oranı arttıkça kollektör verimin arttığı tespit edilmiştir. Farklı yutucu yüzeyler için verim değerleri % 23 ile %74 arasında bulunmuştur. Ayrıca debi değerinin artması ile kollektör verimin arttığı görülmüştür.