Ders Adı Kodu Yarıyıl T+U Saat Kredi AKTS
Termoelektrik Sistemler ENJ 576 0 3 + 0 3 6
Ön Koşul Dersleri

Makina Mühendisliği Bölümü Dersleri: Isı Geçişi ve Termodinamik

Önerilen Seçmeli Dersler
Dersin Dili Türkçe
Dersin Seviyesi YUKSEK_LISANS
Dersin Türü Seçmeli
Dersin Koordinatörü Prof.Dr. YAŞAR İSLAMOĞLU
Dersi Verenler Prof.Dr. YAŞAR İSLAMOĞLU,
Dersin Yardımcıları
Dersin Kategorisi Diğer
Dersin Amacı

Termoelektrik sistemler, temiz enerji sağlarlayan çevre dostu enerji (güç üretimi ve soğutma) sistemleridir.  

Termoelektrik etki, 1800’lü yıllardan beri Seebeck etki olarak bilinmektedir. Seebeck etki, yarı iletken malzemede sıcaklık basamağından dolayı meydana gelen elektriksel gerilimdir. Sıcaklık ölçmek için kullanılan termoeleman çiftlerinin temelini oluşturan bu etkiyle, ısı enerjisi elektrik enerjisine (DC) dönüşmektedir. Aynı yarı iletken malzemeye gerilim uygulandığında ise Peltier etki sonucu soğutma meydana gelmektedir. Yani elektrik enerjisi (DC) ile doğrudan soğutma yapılmaktadır. 

Önerilen ders, termoelektrik modül ve ısıl enerji ile hem elektrik üretme, hem de soğutma yapma amacına yönelik çevre dostu enerji sistemlerinin tasarlanmasına, geliştirilmesine ve deneysel incelenmesine, termoelektrik sistemlerde ısı geçişi sağlayan cihazların ısıl (termal) tasarımı için gerekli ısı geçişi bilgilerinin verilmesine, bilgisayar destekli termoelektrik modül ve termoelektrik sistemlerde ısı geçişi sağlayan cihazların ısıl (termal) tasarımının öğretilmesine ve deneysel incelenmesine de katkı sağlayacaktır.

Dersin İçeriği

Dersin içeriği 3 ana başlık altında özetlenebilir:

1. Termoelektrik malzemeler ve termoelektrik modüller: Termoelektrik malzemeler, termoelektrik modüllerin tasarımı, bilgisayar destekli termoelektrik hücre ve modüllerin sayısal analizi.

2. Termoelektrik enerji sistemleri (güç üretimi-soğutma) ve uygulamaları: Isı geri kazanım sistemlerinde termoelektrik enerji uygulamaları, güneş enerjili termoelektrik enerji uygulamaları, motorlu araçlarda termoelektrik enerji uygulamaları ve medikal sektörde termoelektrik enerji uygulamaları.

3. Termoelektrik sistemlerin tasarımı ve deneysel çalışmalar: Isıl (termal) tasarımda karşılaşılan temel ısı geçişi denklemleri, ısı geçişinin termodinamik ile ilişkisi, termoelektrik enerji sistemlerinde ısı değiştiricileri, ısı alıcıları ve ısı boruları gibi ısı geçişi sağlayan cihazların ısıl hesapları. Termoelektrik sistemlerde ısı geçişi sağlayan cihazların geliştirilmesi ve deneysel incelenmesi.

Termoelektrik sistemlerde ısı geçişi sağlayan cihazların bilgisayar destekli tasarımı.

Termoelektrik-Isı Geçişi Laboratuvarında, termoelektrik enerji (güç üretimi-soğutma) sistemlerinin ve bu sistemlerde ısı geçişi sağlayan cihazların deneysel incelenmesi.

# Ders Öğrenme Çıktıları Öğretim Yöntemleri Ölçme Yöntemleri
1 Termoelektrik enerjinin önemini ve termoelektrik malzemeleri tanımlar Anlatım,
2 Termoelektrik enerji (güç üretimi ve soğutma) sistemlerini tanımlar Anlatım,
3 Termoelektrik enerji sistemlerinde ısı geçişi-termodinamik esasları uygular Tartışma, Problem Çözme, Anlatım, Deney ve Laboratuvar,
4 Termoelektrik enerji sistemlerinde ısı geçişi sağlayan cihazları tasarlar Deney ve Laboratuvar, Problem Çözme, Tartışma, Anlatım,
5 Termoelektrik modülleri bilgisayar destekli tasarlar Deney ve Laboratuvar, Problem Çözme, Tartışma, Anlatım,
6 Termoelektrik sistemlerde ısı geçişi sağlayan cihazları bilgisayar destekli tasarlar Deney ve Laboratuvar, Problem Çözme, Tartışma, Anlatım,
7 Deneysel çalışmalar yapabilir. Deney ve Laboratuvar, Anlatım, Tartışma, Problem Çözme, Eğitsel Oyun,
Hafta Ders Konuları Ön Hazırlık
1 Termoelektrik güç üretimi ve soğutma
2 Termoelektrik sistemlerde termodinamik ve ısı geçişi
3 Termoelektrik sistemlerde termodinamik ve ısı geçişi
4 Bilgisayar destekli termoelektrik modüllerin tasarımı
5 Bilgisayar destekli termoelektrik modüllerin tasarımı
6 Termoelektrik sistemler için bilgisayar destekli ısı geçişi sağlayan cihazların tasarımı
7 Termoelektrik sistemler için bilgisayar destekli ısı geçişi sağlayan cihazların tasarımı
8 Termoelektrik sistemler için bilgisayar destekli ısı geçişi sağlayan cihazların tasarımı
9 Termoelektrik güç (jeneratör) ve soğutma sistemlerinin tasarımı
10 Isı geri kazanımı için termoelektrik güç (jeneratör) sistemlerinin tasarımı
11 Güneş enerjili termoelektrik güç ve soğutma sistemlerinin tasarımı
12 Biyomedikal termoelektrik sistemlerin tasarımı
13 Deneysel çalışmalar
14 Deneysel çalışmalar
Kaynaklar
Ders Notu

Dersi veren öğretim üyesi tarafından hazırlanmış ders notları ve gerekli dokümanlar aşağıdaki internet adreslerinden temin edilebilir.

http://ebs.sakarya.edu.tr

https://sabis.sakarya.edu.tr

Ders Kaynakları

Rowe , D.M.,Thermoelectrics and its energy harvesting, CRC Press.

Lee, H.S., Thermal design: heat sinks, thermoelectrics, heat pipes, compact heat exchangers ands solar cells, Wiley.

Rowe , D.M., CRC handbook of thermoelectrics, CRC Press.

Incorpera-DeWitt, Isı ve Kütle Geçişinin Temelleri.

Lee, Heui-Huang, Finite Element Simulations with ANSYS Workbench.
Tu, J., Yeoh, G.H., Liu, C., Computational Fluid Dynamics: A Practical Approach.

Sıra Program Çıktıları Katkı Düzeyi
1 2 3 4 5
1 Yaşadığı toplumun bilgi toplumu olmasına katkıda bulunmak, toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunlara çözüm sunmak amaçlarıyla alanındaki bilimsel, teknolojik, sosyal veya kültürel ilerlemeleri ulusal ve uluslararası bilimsel ortamlarda (toplantılarda) tanıtır.
2 Alanında bilimsel araştırma yaparak bilgiye genişlemesine ve derinlemesine ulaşır, alanında güncel teknik ve yöntemler ile bunların kısıtları hakkında kapsamlı bilgiye sahip olup ve elde ettiği bilgiyi değerlendirir, yorumlar ve uygular.
3 Alanı ile ilgili problemleri tanımlar ve formüle eder, yeni ve/veya özgün fikir ve yöntemler geliştirir; karmaşık sistem veya süreçleri tasarlar ve tasarımlarında yenilikçi/alternatif çözümler ile gelişmekte olan yenilikçi yöntemleri kullanır.
4 Kuramsal, deneysel ve modelleme esaslı araştırmaları tasarlar ve uygular, belirsiz, sınırlı ya da eksik verileri bilimsel yöntemlerle tamamlar; verilerin toplanması, yorumlanması, duyurulması aşamalarında ve mesleki tüm etkinliklerde toplumsal, bilimsel ve etik değerleri gözetir.
5 Alanındaki uygulamaların sosyal, çevresel, sağlık, güvenlik, hukuki boyutlarını ve iş hayatı uygulamalarını bilir ve bunların getirdiği kısıtların farkındadır. Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin bir biçimde birlikte ve ya bağımsız çalışabilir ve sorumluluk alır.
Değerlendirme Sistemi
Yarıyıl Çalışmaları Katkı Oranı
1. Ara Sınav 10
1. Ödev 30
1. Proje / Tasarım 50
1. Performans Görevi (Seminer) 10
Toplam 100
1. Yıl İçinin Başarıya 60
1. Final 40
Toplam 100
AKTS - İş Yükü Etkinlik Sayı Süre (Saat) Toplam İş Yükü (Saat)
Ders Süresi (Sınav haftası dahildir: 16x toplam ders saati) 16 3 48
Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi(Ön çalışma, pekiştirme) 16 2 32
Ara Sınav 1 10 10
Ödev 1 20 20
Proje / Tasarım 1 30 30
Final 1 10 10
Performans Görevi (Seminer) 1 5 5
Toplam İş Yükü 155
Toplam İş Yükü / 25 (Saat) 6,2
Dersin AKTS Kredisi 6