Blog

Enerji Bandı – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları
Enerji Bandı Atomlar (d) arasında belirli bir mesafede, iki üst bant, değerlik bandı ve iletim bandı arasında elektronların bulunamayacağı bir enerji aralığı olduğu açıktır. Enerji aralığı, bir yarı iletkenin bant aralığı, örneğin, olarak adlandırılır. Ayrıca, T = 0K olduğunda, hiçbir bağ kırılmadığından, dış iletim bandındaki enerji seviyelerinin hiçbiri işgal edilmeyecektir. Ancak valans bandında, mevcut tüm enerji seviyeleri doludur. Bu, harici bir elektrik alanından hiçbir enerjinin emilemeyeceği, yani elektrik akımının akamayacağı anlamına gelir. Yarı iletken daha sonra bir yalıtkandır. Sadece daha yüksek sıcaklıklarda iletkenlik gösterir, çünkü o zaman bazı elektronlar iletim bandındaki enerji seviyelerini işgal eder. İki dış enerji bandı arasında bir enerji aralığı olan bu bant yapısı yalıtkanlarda da oluşur. Yarı iletkenler ve yalıtkanlar yalnızca bant aralığının boyutunda farklılık gösterir. Bir yarı iletkende, "normal sıcaklıklarda" bile (örneğin, oda sıcaklığında) bazı elektronlar bant aralığını atlayarak elektriksel iletkenliğe yol açabilir. Yalıtkanlarda, bant mesafesi o kadar büyüktür ki, normal sıcaklıklarda hiçbir elektron boşluğu atlayamaz. Yarı iletkenler için bu bant aralığının enerjisi için normal değerler, elektron voltun birkaç onda biri ila yaklaşık 2 eV aralığında yer alırken, yalıtkanlar için bu enerjiler önemli ölçüde daha yüksektir. İletim, bir yarı iletkende şu şekilde meydana gelebilir: "Normal" sıcaklıkların geniş sıcaklık aralığında, iletim bandı "neredeyse boştur" ve valans bandı elektronlarla "neredeyse doludur". İletim bandında "neredeyse boş", yalnızca birkaç elektronun izin verilen enerji durumlarında olduğu anlamına gelir. Tüm bu durumlar bandın kenarına yakın olmasına rağmen, dolu seviyelere yakın çok sayıda boş durum vardır, bu nedenle bu elektronlar neredeyse sürekli bir işlemle daha yüksek bir seviyeye ulaşma yeteneğine sahiptir. Bu, bir elektrik alanına bağlandığında enerjinin sürekli olarak alınabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, elektronlar bir elektrik alanı yönünde hareket edebilir. O zaman iletken elektronları metallerdeki elektronların klasik fizikte ele alındığı gibi ele almak mümkündür. Seyreltme seviyesi nedeniyle birbirlerini çok az etkilerler, ancak kristalin kafesi ile sürekli yakın etkileşim halindedirler. Bu etkileşim oldukça karmaşıktır ve yalnızca istatistiksel olarak değerlendirilebilir. Buna benzer bir şekilde “neredeyse dolu” valans bandındaki davranıştır. Bu banttaki bazı enerji seviyeleri elektronlar tarafından işgal edilmez ve bu enerji seviyeleri de değerlik bandının kenarına yakındır. İletim bandında olduğu gibi, bu boş durumlar çok sayıda işgal altındaki durumlarla çevrilidir. Bu, böyle bir boş durumun değerlik bandı içinde dolaşabileceği anlamına gelir. Bu boş durum, boşluk veya kusurlu elektron olarak bilinir. Bu deliği bir birey olarak, yani bir yük taşıyıcı olarak ele almanın mantıklı olduğu kanıtlanmıştır. Bu yük taşıyıcının pozitif bir yükü olduğu açıktır. Kusurlu elektron veya boşluk, elektron gibi, ikinci tip bir yük taşıyıcıdır. Bu, yarı iletkenlerdeki iletkenlik olgusunu ele almak için son derece yararlı bir biçimciliktir. T = 300 K'de saf silikonun özdirenci son derece yüksektir, yaklaşık 300.000 Ωcm. Ayrıca sıcaklıkla çok önemli ölçüde değişir. Bununla birlikte, sıcaklığı artırmanın yanı sıra, bir yarı iletkendeki yük taşıyıcılarının konsantrasyonunu ve dolayısıyla iletkenliğini değiştirmenin oldukça etkili başka bir yöntemi, yani belirli safsızlık atomlarının kristale amaçlı olarak sokulması vardır. Yenilenemez enerji kaynakları enerji kaynakları nelerdir Yenilenemez enerji kaynakları petrol YENİLENEBİLİR ve yenilenemez enerji kaynakları Enerji kaynakları Nelerdir Doğal enerji kaynakları Nelerdir Yapay enerji kaynakları Dünyada kullanılan enerji kaynakları Kristal yapıdaki silikon atomunu periyodik tablonun beşinci grubundan bir elementle, örneğin fosforla değiştirirsek, bu atom beraberinde beş valans elektronu “getirir”. Kristal yapıya bağlanmak için bu elektronlardan sadece dördü gerekir. Bu nedenle, beşinci elektronun nispeten gevşek bir şekilde bağlı olması ve bu nedenle düşük sıcaklıklarda bile "iyonize olabilmesi" olasıdır. Periyodik tablonun beşinci grubunda yer alan bu elementlere elektronları kolaylıkla “bağışlayabildikleri” için “verici” diyoruz. Fosforun yanı sıra arsenik ve antimon elementleri de yarı iletken teknolojisinde verici olarak kullanılmaktadır. Ekstra elektronların düşük aktivasyon enerjileri nedeniyle düşük sıcaklıklarda bile iyonlaşırlar. Periyodik tablonun üçüncü grubundaki elementleri de katkı maddesi olarak kullanabiliriz. Bor, alüminyum, galyum ve indiyum elementleri yarı iletken teknolojisinde kullanılmaktadır. Üç değerlikli bir katkı atomunun eksik bağ elektronu, bir delik oluşmasına ve dolayısıyla yarı iletkenin pozitif iletkenliğinde bir artışa yol açar. Bu nedenle buna p-tipi iletken denir ve bu tür katkı maddeleri alıcılar olarak bilinir. Delikler artık baskındır, yani çoğunluk yük taşıyıcıları ve elektronlar azınlık yük taşıyıcılarıdır. Aynı düzenlilik, beş değerli atomlarla katkılama durumunda olduğu gibi geçerlidir, yani düşük sıcaklıklarda bile tüm delikler aktiftir. Enerji boşluğunda bir dizi kimyasal elementin enerji seviyeleri görülebilir. Verici seviyeleri iletim bandına yakındır ve alıcı seviyeleri valans bandına yakındır. Görüldüğü gibi bazı elemanlar boşluğun merkezine yakın seviyelere neden olmaktadır. Bu seviyelere rekombinasyon merkezleri denir çünkü fazla serbest elektronların ve deliklerin boşluk boyunca yeniden birleşmesine neden olurlar. Bu yeniden birleştirme, güneş pillerinin (ve diğer yarı iletken cihazların çoğunun) çalışmasına müdahale eder ve bundan kaçınılmalıdır. Bazı safsızlıkların eser miktarları bile çok zararlı olduğundan, yarı iletkenler son derece saf olmalıdır. Daha sonra, yarı iletkenlerde ışığın soğurulmasıyla yük taşıyıcıların oluşumuna bakacağız. Opak metallerin aksine, yarı iletkenler kendileri için karakteristik olan soğurma davranışını sergilerler. En önemli özelliği soğurma kenarı olarak adlandırılan varlığıdır. Foton enerjisinin (E = hc/λ, burada c ışığın boşluktaki hızı ve h Plank sabitidir) yasak bandın enerjisinden daha büyük olduğu λ dalga boyları için ışık, kalınlığa bağlıdır. malzemenin neredeyse tamamı emilir. Uzun dalga boylu ışık durumunda, düşük enerjisi nedeniyle neredeyse hiç soğurma gerçekleşmez. Bu spektral bölgede yarı iletken şeffaftır. Silikon durumunda, bant kenarı λ ∼ 1,11μm'de kızılötesi içinde yer alır. Bu nedenle silikon, kızılötesi optikler için bir temel malzeme olarak mükemmel bir şekilde uygundur, ancak daha sonra göreceğimiz gibi, güneş spektrumunun soğurulması için ideal değildir.

Enerji Dönüşüm Zinciri – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

Isı Eşanjörü

Isı eşanjörleri, ortamı fiziksel olarak ayırırken ısıyı bir ortamdan diğerine aktarmaya yarar. Depo dolaylı olarak şarj edilir veya boşaltılırsa kullanılmaları gerekir.

Aktarılan ısı şunlara bağlıdır:

– iki ortam arasındaki sıcaklık farkı,
– ısı eşanjörünün alanı ve
– Isı değiştiricinin her iki tarafındaki ısı transfer ortamı ve akış hızı (ısı transfer katsayısı).

Güneş enerjisi sistemleri için harici ve dahili ısı eşanjörleri kullanılır. Dahili ısı eşanjörlerinin bir avantajı da çok fazla alan gerektirmemesidir. Bir dezavantaj, nispeten düşük ısı çıkışı, gerekli olan daha büyük sıcaklık farkı ve sınırlı boyuttur. Düz borulu ve nervürlü borulu ısı eşanjörleri kullanılır. Bazen çift mantolu ısı eşanjörleri kullanılır.

Harici ısı eşanjörleri çoğunlukla karşı akım kütle akışları (karşı akım ısı eşanjörleri) ile tasarlanmıştır. Yaygın tasarımlar kabuk ve boru (büyük sistemler için), plaka ve koaksiyel ısı eşanjörleridir.

Harici ısı eşanjörleri kullanmanın avantajları, daha düşük bir sıcaklık farkında daha yüksek ısı transfer çıkışı artı deponun üstünü ısıtılmış suyla doldurabilme olasılığıdır.

Bu nedenle tercihen 15 ila 20 m2’den büyük kollektör alanlarında kullanılırlar. Depolama içinde, dahili ısı eşanjörlerinden daha iyi bir sıcaklık katmanı elde edilebilir. Daha yüksek termal kayıplar, daha fazla alan gereksinimi ve ikincil devrede gerekli olan ek bir pompa dezavantajlıdır.

Kaba bir ortalama kullanıldığında, dahili bir ısı eşanjörüne /4-11/ sahip sıcak su sistemlerinde her metrekare kollektör alanı için nervürlü borular için yaklaşık 0,4 m2’lik ve çıplak değişim boruları için yaklaşık 0,2 m2’lik bir nervürlü değişim alanı gereklidir. Daha iyi bir ısı transferi nedeniyle, harici ısı eşanjörleri için bu değişim alanı 0,05’e kadar 0,08 m2 /4-6/’ye düşürülebilir.

Pompalar. Cebri sirkülasyonlu güneş enerjisi sistemlerinde kollektör devresini çalıştırmak için bir pompa gereklidir. Standart evsel güneş enerjisi termal su sistemleri için, 30 ila 50 l/(h m2kollektör alanı) hacimsel akış miktarları yaygındır. Düşük Akışlı sistemler için hacim akışları 10 ile 15 arasındadır. Kolektör devresi pompalarının düzeni de bu hava debisine bağlıdır.

Yüksek Akışlı sistemlerde her zaman, çoğunlukla manuel ayarlanabilir hız kontrolü ile donatılmış basit santrifüj pompalar bulunur. Bununla birlikte, Düşük Akışlı veya Geri Boşaltma sistemleri için, daha yüksek basınç artışında ve daha düşük hacimsel akış hızında hala iyi verimlilik gösteren kanatlı veya dişli pompalar kullanılır.

Pompalar normalde elektrikle çalışır ve genellikle doğrudan şehir şebekesine takılır. Ancak gerekli güce sahip bir fotovoltaik modül ile de bağlanabilirler. Daha sonra doğru akım pompaları olarak çalışırlar.

Pompa elektrik beslemesinin bu daha maliyetli yolu için, ilgili güneş enerjisi kaynakları mevcutsa, elektrik enerjisinin esas olarak pompalar için kullanılması avantajlıdır. Böylece, radyasyon arzı ve enerji talebi ilişkilidir. Pompa şebekeden bağımsız olarak çalıştırılsa da elektrik enerjisi depolaması gerekli değildir.

Pompayı çalıştırmak için gereken elektrik enerjisi, kullanım sıcak suyu temini için standart güneş enerjisi sistemleri için yaklaşık %1 ila %2 arasındadır. Bu, güneş enerjisi tesisatının çıkışında mevcut olan ısı ile ilgilidir. Daha büyük sistemler için gerekli elektrik enerjisi, daha iyi pompa verimliliği nedeniyle daha da düşüktür.

Dinamo enerji dönüşümü
Enerji dönüşümü
Enerji Nedir
Enerji dönüşümleri örnekleri
Enerji çeşitleri
Enerji kaynakları
Toplam enerji nedir
Elektrik enerjisi

Enerji Dönüşüm Zinciri

Açıklanan sistem bileşenleri ile inşa edilen bir güneş enerjisi termal sistemi, güneş radyasyonu enerjisini kullanılabilir ısıya dönüştürür. Kollektör, ısı taşıyıcı ve ısı deposu (opsiyonel) ile birlikte böyle bir güneş enerjisi termal kurulumunun tüm enerji dönüşüm zincirini gösterir. Bu sunuma göre, güneş radyasyonunun fotonları soğurucu tarafından emilir ve soğurucu atomların titreşmesine neden olur.

Böylece soğurucudaki sıcaklık artar ve ısı üretilir. Bu ısının bir kısmı, soğurucu içindeki termal iletim yoluyla ısı taşıyıcının aktığı soğurucu borulara taşınır. Bu ısı, ısı taşıyıcıya salınır ve daha fazla taşınır. Çoğu durumda ısı, tüketiciye iletilmeden önce bir ısı eşanjörü yoluyla bir ısı deposuna aktarılır.

Kayıplar

Çeşitli kayıp mekanizmaları nedeniyle güneş ışınımının sadece bir kısmı tüketiciye ısı olarak sunulur. Mevcut teknolojiye göre 3 ila 5 kişilik özel bir hane için kullanım sıcak suyu beslemesini desteklemek için düz plaka kollektörlü, zorlamalı sirkülasyonlu ve bir ila iki günlük depolamalı bir güneş enerjisi tesisatının enerji akışını gösterir.

Yaklaşık 6 m2’lik bir kollektör alanıyla, yıllık ortalama kısmi güneş enerjisi tasarrufu %50 ila %60’dır. Yaz aylarında oransal olarak daha yüksektir – %90’ın üzerinde – ve kış aylarında %15’in altına düşer.

Şekil 4.10’da açıklanan göreli kayıplar, ortalama yıllık değerlerdir. Bunlar, Orta Avrupa meteorolojik koşulları için tipiktir ve toplayıcı üzerindeki radyasyonla ilişkilidir. Bu nedenle, depo zaten maksimum sıcaklığına kadar ısıtılmışsa veya depoyu doldurmak için gereken sıcaklığa kolektör tarafından henüz ulaşılmamışsa, kollektörün durması nedeniyle yaklaşık %25’lik büyük kayıplar meydana gelir.

Toplamda yaklaşık %38 ile en büyük kayıplar, güneş ışınımını ısıya dönüştürürken veya ısı transfer ortamı ile daha fazla taşımadan önce toplayıcıda meydana gelir.

Bu tür güneş enerjisi sistemleri, güneş radyasyonundan başlayarak kullanım sıcak suyunun fiili kullanılabilir ısısına kadar yaklaşık %25 (burada kullanım sıcak suyu deposundaki tüm kayıplar güneş enerjisi tesisatına tahsis edilir) veya %32 toplam yıllık sistem verimliliğine sahiptir. toplayıcı ısının kullanım sıcak suyu deposuna salınmasına kadar.

Kollektör seviyesinde 3.760 ve 4.520 MJ/(m2a) arasında bir radyasyon ile bu, güneş sistemi çıkışında 1.200 ve 1.450 MJ/(m2a) veya 330 – 400 kWh/(m2a) arasında bir yıllık enerji verimine eşdeğerdir.

Kurulumların boyutlandırılması ve münferit sistem bileşenlerinin koordineli yerleşimi, toplam sistem verimliliği için belirleyici faktörlerdir. Toplam sistem verimliliği ve kısmi güneş enerjisi tasarrufu birbirine bağlıdır.

Belirli bir kollektör alanı için kısmi güneş enerjisi tasarrufu, tüm sistemin verimindeki artışla birlikte artar (örneğin, daha iyi kollektörler kullanarak, kanal kayıplarını azaltarak veya daha iyi depolama ısı yalıtımı kullanarak veya depolama hacmini artırarak).

Halihazırda tasarlanmış bir sistem içinde güneş enerjisi tasarrufu artırılırsa, örn. kullanım sıcak suyu talebinin azalmasıyla, tüm sistem verimliliği azalır. Bunun nedeni, yaz aylarında kollektörün çok fazla radyasyonu bu koşullar altında kullanılamayacak kadar ısıya dönüştürmesidir.

Öte yandan, kollektör alanı büyütülürse, tasarım aksi takdirde korunur, kısmi güneş enerjisi tasarrufu artar, ancak ek ısının ana kısmı güneş kırılması meydana geldiğinde yaz aylarında üretildiğinden tüm sistem verimliliği de azalır. – isteğe bağlı tasarruf zaten %100’e yakındır. Böylece yaz boyunca fazla ısı kaybedilir.

Sistem Tasarımı Kavramları

Güneş sistemi, yukarıda açıklanan tüm sistem bileşenlerinden oluşur. Isı transfer ortamı sirkülasyonunun tipine göre farklı sistem kurulumlarının çeşitliliği açıklanabilir. Böylece,

– sirkülasyonsuz sistemler (depolama kollektörü),
− doğal dolaşım sistemleri (Termo-sifon sistemleri) ve
– Cebri sirkülasyonlu sistemler ayırt edilebilir.

Güneş devresinin oluşumunu ayırt etmek için kullanılırsa,

− açık sistemler ve
− kapalı sistemler ayırt edilebilir.

Bu kriterler temelinde, güneş sistemlerinin beş temel prensibi tanımlanabilir. İşlevsellik ve güvenli çalışma için temel sistem bileşenlerini açıklayan gösterilmiştir.

Etiketler: , , , , , , ,

Bir yanıt yazın