DÜŞÜK SICAKLIKTA ENERJİ DEPOLA`YABİLEN STEARİK ASİT* İN

XIII. Ulusal Kimya Kongresi, Samsun, 1999
S-0903
DÜŞÜK SICAKLIKTA ENERJİ DEPOLA'YABİLEN STEARİK ASİT* İN
FAZ DEĞİŞİM KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ
*Ahmet SARI. "Kamil KAYGUSUZ, ‘Tahsin ÜNLÜ
*Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü.
+Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü.
Konutların güneş enerjisiyle ısıtılması ve soğutulması proseslerinde enerjinin
depolanması en önemli uygulamalardan biridir. Eneıji depolama sistemlerinin dizaynı,
kullanılabilirliği, performansı ve maliyeti yönüyle en etkin depolama tipi faz değiştiren
bir kimyasal maddede enerjinin gizli ısı şeklinde depolanmasıdır[lj. Bu tip depolamada
diğer kimyasallara nispeten (özellikle tuz hidratlara) aşırı soğuma göstermeme, dar bir
sıcaklık aralığında erime ve katılaşma, çoklu sayıda faz dönüşüm işleminden sonra
düşük termal kararlılık kaybı ve kimyasal stabilite, erime sonucunda küçük hacim
değişimi ve yüksek enerji depolama yoğunluğu gibi üstün faz değişim özelliklerine
sahip olan maddelerden biri de stearik asit’tir[l].
Bu çalışmada, endüstriyel saflıktaki (% 90) 900 gr stearik asitin enerji depolama
esnasındaki faz değişim karakteristikleri deneysel olarak belirlendi. Burada faz
değişimine uğrayan kimyasal maddeyi (FDM) içinde bulunduran ısı değiştirici (ID);
200mm boyunda, dıştaki boru çapı 120mm içteki boru çapı 50mm olan iç içe geçmiş
silindirik iki bakır boru sisteminden İbarettir. Faz değişim sıcaklıklarını ölçmek için
kullanılan Pt-Rh,Pt malzemeden yapılı 12 adet termokupl ID’ye eksenel yönde sırasıyla
20mm, 60mm, İOOmm ve 140mm’lik aralıklarda, radyal yönde ise; 5mm, 15mm ve
25mm uzaklıklarda olacak şekilde monte edildi. Sahip olduğu farklı sabit debide ve
sıcaklıkta duyulur ısıyı deney düzeneğindeki boru sisteminden sirküle olarak FDM’ye
aktaran ısı transfer akışkanı olarak su kullanıldı. Suyun sıcaklığı bir termostat ile ve akış
hızı bir debimetre ile ayarlandı. Faz dönüşüm periyotları süresince FDM sıcaklıkları bir
sıcaklık tarayıcısından zamana bağlı olarak kaydedildi. Bu çalışmada gerek, malzeme
ve dizayn bakımından literatürlerde verilen [2] tiplerden farklı bir ID sisteminin
kullanılması ve gerekse de, sıcaklık ölçümü için yüksek ısısal duyarlı termokupl
kullanımı sonuçların oıjinalliği ve hassasiyeti bakımından son derece önemlidir.
Çalışmada, öncelikle deney düzeneğinde yer alan tüm elemanlar kalibre edildi.
Daha sonra FDM’nin erime ve katılaşma periyotlarına geçildi. Her bir periyot için
farklı ve sabit sıcaklık ve debideki su, sistemden sirküle edilerek FDM’deki sıcaklık
değişimleri beş dakikada bir kaydedildi. Bu sıcaklıklar baz alınarak her bir farklı faz
dönüşüm şartlarında yatay ve dikey konumdaki ID’ye yüklenen duyulur ısı, katılaşma
süresince ID’den çekilen toplam duyulur ve gizli ısı değerleri ve ısı kaybı hesaplandı.
Radyal ve eksenel yöndeki erime-katılaşma sıcaklıkları ve hesaplama sonucu bulunan
değerler, zamana karşı grafiğe geçirildi. ID dikey ve yatay pozisyonda iken radyal ve
eksenel uzaklıklara ve zamana bağlı olarak FDM içerisinde hangi ısı transfer tipinin
hakim olduğu belirlendi. Ayrıca, faz değişim grafikleri incelenerek stearik asitteki
safsızlığm yukarıda belirtilen karakteristikler üzerindeki etkisi tartışıldı.
Sonuç olarak, diğer bir çok FDM’ye göre bazı avantajlara sahip olan bu
saflıktaki stearik asitin enerji depolamada kullanılabilmesi için yeterli faz dönüşüm
kararlılığına ve istenilen faz dönüşüm karakteristiklerine sahip olduğu sonucuna varıldı.
KAYNAKLAR