Blog

Radyasyon Emilimi Tüm malzemeler gelen güneş radyasyonunun bir kısmını emer. Emilen gelen radyasyon, malzemenin atomlarının titreşmesine neden olur ve bu sayede ısı üretilir. Bu ısı, soğurucu malzeme içinde ısı iletimi ile transfer edilir ve/veya ısı radyasyonu veya konveksiyon yoluyla atmosfere geri salınır. Güneş radyasyonunun büyük kısmı görünür ışıktan oluşur, yani radyasyonun kısa dalga kısmı baskındır. Farklı dalga boylarının parlaklık dağılımı, yaklaşık olarak 5.700 K sıcaklıktaki siyah cisim yayıcısınınkine karşılık gelir. Buna karşılık, termik güneş enerjisi tesisleriyle ilgili sıcaklıklar (yaklaşık 100 ila 1.000 °C) söz konusu olduğunda, gövdeler esas olarak orta ve kısa dalga radyasyonu yayar. Yalnızca küçük bir spektral aralık gözlemlenirken, absorpsiyon katsayısı ve emisyon katsayısı aynıdır. Bununla birlikte, uygun "seçici" kaplamalar, (uzun dalga) ısı radyasyonu engellenirken kısa dalga güneş ışığının iyi emilmesini sağlar. Bu tür soğurucu malzemeler bu nedenle güneş radyasyonu açısından yüksek soğurma katsayıları αabs ve uzun dalga ısı radyasyonu açısından düşük emisyon katsayıları εabs ile karakterize edilir: bunlara bazen α/ε kaplamalar da denir. Yüksek Sıcaklıkta Isı Depolama Güneş radyasyonu, yoğunluğu dünyanın dönüşüne bağlı olarak (gündüz/gece) deterministik olarak ve gerçek meteorolojik etkilerin (bulutlar, aerosoller, vb.) bir sonucu olarak stokastik olarak değişen bir enerji kaynağıdır. Bu tür dalgalanmaları telafi etmek için termal depolama uygulanabilir. Bu açıdan, ısı transfer ortamı depolaması, kütle depolaması ve faz değiştiren malzemenin depolanması ayırt edilir. - Isı transfer ortamının depolanması durumunda, ısı yalıtımlı kaplarda ara depolanır. Ancak bu, ısı transfer ortamının ucuz bir şekilde temin edilebildiği ve konteyner maliyetlerini en aza indirmek için yüksek hacme özgül ısı kapasitesine sahip olduğu anlamına gelir. Bugüne kadar kızgın yağ ve erimiş tuz kapları uygulanmış; ancak su/buhar akümülatörleri de planlanmıştır. Bu depolama modunun avantajı, yalnızca depolama tankının ısı kayıplarıyla azaltılan (ve dolayısıyla depolama süresinin, kap yüzeyinin ve yalıtımın bir fonksiyonu olan) sıcak ısı transfer ortamının sabit sıcaklığıdır. - Toplu depolama durumunda, ısı transfer ortamı, yüksek ısı kapasiteli ikinci bir malzemeyi termal olarak yükler. Bu amaçla, gerekli sürüş sıcaklığı farkını sağlamak ve ısı iletiminin ekserji kaybını azaltmak için ısı transfer ortamı ile depolama malzemesi arasında iyi bir ısı transferi (yani geniş yüzeyler ve yüksek ısı iletim katsayıları) sağlanmalıdır. Isı transfer ortamının kendisi çok pahalıysa (örn. sentetik ısı transfer yağı) veya depolaması zorsa (örn. basınçsız hava) toplu depolama uygulanır. Toplu depolamalar için termal yağ/beton, termal yağ/ergimiş tuz, buhar/yağ-kum ve hava/seramik tuğla kombinasyonları uygulanmaktadır. Yığın depolama, çok ucuz depolama malzemesi avantajı sunar. Bununla birlikte, depolama tankının ortak ısı kaybına ek olarak, depolama malzemesinin şarj edilmesi ve boşaltılması sırasında çifte ısı iletimi sırasında bir ekserji kaybının meydana gelmesi de bir dezavantaj oluşturmaktadır. - Faz değiştiren malzeme içeren depolama tanklarında buhar izotermik olarak yoğunlaştırılır, böylece bir depolama malzemesi izotermik olarak katılaşır/eritilir. Bu durumda da çift ısı iletiminden dolayı bir ekserji kaybı meydana gelir. Ayrıca, bu tür faz değiştiren malzemeler hala çok pahalıdır. Seçilen depolama ortamının termodinamik verilerini gösterir. Karakteristik bir parametre termal penetrasyon katsayısı a'dır. Denklem ath'ye göre termal iletkenlik λ, depolama ortamının yoğunluğu ρSM ve özgül ısı kapasitesi cp çarpımının kökü olarak tanımlanır. Radyasyonu emen elementler Radyasyonu engelleyen maddeler Radyasyon emici taş Evde radyasyondan korunma yolları Tehlikeli radyasyon seviyesi İyonlaştırıcı OLMAYAN radyasyon nelerdir İyonlaştırıcı radyasyon nelerdir Elektromanyetik dalgaları engelleyen maddeler Termodinamik Döngüler Isı ekserjisi kapalı veya açık çevrimlerle kullanılabilir. Bu işlemlerde, bir çalışma ortamı, ya ısı alışverişinden ya da iş performansından kaynaklanan bir dizi durum değişikliğine uğrar. - Çalışma ortamının tekrar aynı işlemden geçebilmesi için başlangıç durumu son durumla aynıysa, işlem "kapalı döngü" olarak adlandırılır. - Çalışma ortamı "tükenmez" bir rezervuarın (örn. ortam havası) parçasıysa ve son durumu başlangıç durumundan farklıysa, süreç "açık çevrim" olarak adlandırılır, ancak tam anlamıyla böyle bir süreç aynı zamanda son durum değişikliği gerçek sürecin dışında, yani "tükenmez" rezervuar içinde gerçekleştiği için kapalıdır. Aşağıda bu tür döngüler sıcaklık/entropi diyagramları aracılığıyla gösterilmektedir. Bu gösterimler, hem izotermal (yani sabit sıcaklıklar) hem de izentropik (yani sabit entropi) durum değişikliklerinin düz çizgiler olarak gösterilebilmesi avantajını sunar. Carnot çevrimi içinde, tüm ekserji sağlanan ısıdan çıkarılır, böylece tam çalışma kapasitesi kullanılabilir hale gelir. Bu döngü, izantropik sıkıştırma/açma (yani basınç değiştirme işinin performansı) ve izotermal ısı beslemesi ve dağılımından oluşur. Carnot döngüsü ideal bir karşılaştırmalı süreçtir; ancak esas olarak izantropik sıkıştırma/genişletme uygulamaya konulamaz. Ericson döngüsü, ideal bir Carnot döngüsüne yönelik ilk teknik yaklaşımı temsil eder; izobarik sıkıştırma ve genişleme, izentropik sıkıştırma/açma işleminin yerine geçer. Bu döngüde ısının eklenmesi ve tahliyesi dahili ısı iletimi ile desteklenir. Stirling döngüsü, Ericson döngüsüne benzer. Ancak sıkıştırma/açma izokordur. - Joule çevrimi, izantropik sıkıştırma, izobarik ısı ilavesi (yanma), izantropik genleşme ve izobarik ısı dağılımından oluşur. - Clausius-Rankine döngüsü (buhar gücü döngüsü/iki fazlı döngü), maddelerin faz dönüşümünü kullanır. Bu tür faz dönüşümleri, izotermal ısı ilavesine ve belirli hacimdeki büyük ilavelere karşılık gelir. Teknik uygulamaları kolaydır (izotropik sıkıştırma/açma, izotermal ısı ekleme ve dağıtma). Bu nedenle, bu tür işlemler önce teknik olarak uygulandı. Mevcut endüstriyel uygulamalar için en yaygın olarak Joule ve Rankine çevrimleri uygulanır. - Joule döngüsü için çalışma ortamı olan "ortam havası" emilir ve ısı eklenmeden önce sıkıştırılır. Isı, kalorik cihazlarla veya içten yanmayla (örn. doğal gazın yanmasıyla) eklenebilir. Güneş enerjisi uygulamaları için ısı, soğurucudan doğrudan enerji dönüştürme işleminin çalışma ortamına aktarılır. Hacimsel soğurucunun kendisi, hem ısı transferi hem de radyasyon emiliminden faydalanmak için çok geniş bir yüzeye sahiptir. Çalışma ortamı olarak basınçlı hava kullanıldığından, böyle bir soğurucu kapalı tasarımda olmalıdır. Örneğin bir ısı transfer ortamı aracılığıyla dolaylı ısı ilavesi, çalışma ortamı havasının yalnızca zayıf bir termal iletkenliğe sahip olması ve dolayısıyla ısı iletimi için geniş yüzeyler gerektirmesi nedeniyle dezavantajlıdır. - Clausius-Rankine çevrimi, aksine, izotermal ısı ilavesine izin vermek için bir faz değişim ortamı gerektirir. Çoğu durumda su uygulanır, ancak düşük sıcaklıklı uygulamalar için organik çalışma ortamı kullanan işlemler de vardır. Başlangıçta sıvı çalışma ortamı yüksek basınçlıdır ve ısı verilirken faz değişimine uğrar. Şimdi gaz halinde olan malzeme, muhtemelen daha fazla ısı eklendikten sonra genleşir. Daha sonra ısı dağıtılırken düşük basınç altında yoğuşturma gerçekleştirilir.