TERMOELEKTRİK MODÜL KULLANILAN SERADAKİ BİR BİTKİNİN TOPRAK ALTI VE ÜSTÜ SICAKLIĞININ SAYISAL VE DENEYSEL İNCELENMESİ

Authors : Alp Büyükbayraktar, Elif Öğüt

Pages : 87-107

Doi:10.62301/usmtd.1483158

View : 63 | Download : 66

Publication Date : 2024-12-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Seralarda kış aylarında üretimi artırmadaki en önemli faktör, sera içindeki bitkinin olgunlaşıp büyümesini sağlayan, gerekli konfor sıcaklığına ulaşmak için kullanılan yakıt ile ısıtma sistemlerinin işletme ve tasarım maliyetleridir. Toprak ısıtma sistemleri ile bitkilerde önemli ölçüde verim artışı gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, Termoelektrik modül ile toprağın ısıtılması amaçlanmaktadır. Termoelektrik modülün ısıtma yükünden yararlanılıp önce kontak malzemeye ısı aktarmasını, sonra da ısınan kontak malzemesinin toprağı ısıtması ve doğal taşınım etkisiyle bitki yapraklarının ısıtılması amaçlanmıştır. Farklı bir yaklaşımla termoelektrik modül kullanarak alüminyum blok tasarlanmış olup bitkinin kök ve tohum çimlenme sıcaklığı arttırması amaçlanmıştır, bitkinin yaprak sıcaklığı ise kübik bir termoelektrik modül hazırlayarak toprağın üstüne yerleştirilerek elde edilmiştir. Tasarım alüminyum blok bitkinin kök sıcaklığının arttırarak don olayından koruma sağlarken kübik termoelektrik modül bitki yapraklarındaki don olayını azaltarak kök ve sera içi ısınmayla daha verimli ve çok daha ekonomik bir üretim amaçlanmaktadır. Çalışmada Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri Ansys Fluent yazılımı kullanarak elde edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmada toprak tipi, kontak malzemesi, çevre ve ortam koşulları, bitki kök konumu gibi parametreler incelenmiştir. Birbiri ile ilişkili olan bu terimler de değişiklik yapılarak ideal tasarımın elde edilip optimum konfor sıcaklığına ulaşması bu çalışmanın ana amacıdır. Yapılan deneyler ve simülasyonlar sonucunda, termoelektrik modüllerin sera içi sıcaklık kontrolünde etkili olduğu ve bitki verimliliğini önemli ölçüde artırdığı gözlemlenmiştir. Toprağın ısıtılmasıyla kök sıcaklığında 16.3 derece bir artış sağlanmış ve bitki köklerinin don olayından korunması başarılmıştır. Ayrıca, kübik termoelektrik modül kullanımıyla bitki yaprak sıcaklığı da 26 derece artırılarak, yaprak don olayları minimize edilmiştir. Bununla birlikte yapılan test ve analiz sonuçlarında 720 saniyenin sonunda %0.91 bir bağıl hata tespit edilmiş olup analiz ve yapılan deneyin tutarlılığı gösterilmiştir. Bu sonuçlar, termoelektrik modüllerin sera içi ısıtma sistemleri için verimli ve ekonomik bir çözüm sunduğunu göstermektedir. Deneysel veriler ve simülasyon sonuçları, termoelektrik modül tasarımının sera içi sıcaklık kontrolünde geleneksel yöntemlere göre daha etkin olduğunu kanıtlamaktadır.
Keywords : Ansys Fluent, Peltier, Sera, Termoelektrik Modül