بررسی تجربی تاثیر جریان ثانویه بر عملکرد کلکتور صفحه تخت خورشیدی با استفاده از نانوسیال

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام‌نور

2 دانش‌آموخته، دانشگاه پیام‌نور

3 دانش آموخته دانشگاه پیام نور

10.22044/jsfm.2020.9206.3079

چکیده

در این پژوهش، به منظور بررسی اثر جریان ثانویه بر بازده کلکتور صفحه تخت، یک کلکتور دایروی با لوله‌های مارپیچ و یک کلکتور معمولی مستطیلی با هم و با شرایط یکسان ساخته شده و همزمان مورد ارزیابی و آزمایش قرار گرفته‌اند. ارزیابی بر اساس استاندارد ASHRAE و در جنوب ایران بوده است. آزمایشات بر اساس شرایط مختلف محیطی با استفاده از دوسیال عامل آب معمولی و نانوسیال اکسید روی/آب انجام شده است. نتایج بررسی نشان می‌دهد که با تغییر در شرایط محیطی و همزمان با افزایش تابش و همچنین با افزایش دبی بازده هردو کلکتور مستطیل و دایروی افزایش می یابد ولی عملکرد کلکتور دایروی بهتر که دلیل اصلی آن تاثیر جریان ثانویه در افزایش انتقال حرارت از جدار لوله‌ها به سیال عامل است. علاوه بر این در هنگام استفاده از نانوسیال به جای آب به عنوان سیال عامل، اگرچه بازده هردو کلکتور افزایش می‌یابد که امری بدیهی و اثبات شده است ولی تاثیرجریان ثانویه بر انتقال حرارت در استفاده از نانوسیال کاملا چشمگیر بوده که به دلیل حرکات ذرات نانوسیال در سوسپانسیون این تاثیر مضاعف می شود. همچنین حداکثر بازده ثبت شده مربوط به کلکتور دایره‌ای با استفاده از نانوسیال و به میزان 6/77% بوده است.

کلیدواژه‌ها


[1] کیانی ایرانپور ع، کرمی م، دلفانی ش (1396) بررسی عددی تأثیر پارامترهای مؤثر بر روی کارآیی کلکتور خورشیدی حجمی با استفاده از نانوسیال آب-اکسید مس. مجله مکانیک سازه­ها و شاره­ها 100-91 :(1)7.

[2] Yoo GJ, Choi HK, Dong WR (201) Fluid flow and heat transfer characteristics of spiral coiled tube: Effects of Reynolds number and curvature ratio.J Cent South Univ 19: 471-476.

[3] Rezvanpour M, Borooghani D, Torabi F, Pazoki M (2020) Using CaCl2· 6H2O as a phase change material for thermo-regulation and enhancing photovoltaic panels’ conversion efficiency: Experimental study and TRNSYS validation. Renew Energy 146: 1907-1921.‏

[4] Moravej M, Namdarnia F (2018) Experimental Investigation of the Efficiency of a Semi-Spherical Solar piping Collector. J Renew Energy Env 5(2): 22-30.‏

[5] Moravej M, Saffarian MR, Li LK, Doranehgard MH, Xiong Q (2019) Experimental investigation of circular flat-panel collector performance with spiral pipes. J Therm Analy Cal 1-8.‏

[6] Mahian O, Kianifar A, Sahin AZ, Wongwises S (2014) Performance analysis of a minichannel-based solar collector using different nanofluids. Energy Conv Manage 88: 129-138.‏

[7] Meibodi SS, Kianifar A, Niazmand H, Mahian O, Wongwises S (2015) Experimental investigation on the thermal efficiency and performance characteristics of a flat plate solar collector using SiO2/EG–water nanofluids. Int Com Heat Mass Trans 65: 71-75.‏

[8] Mirzaei M (2019) Experimental investigation of CuO nanofluid in the thermal characteristics of a flat plate solar collector. Env Prog Sust Energy 38(1): 260-267.‏

[9] Noghrehabadi AR, Hajidavalloo E, Moravej M (2016) An experimental investigation on the performance of a symmetric conical solar collector using SiO2/water nanofluid. Transp Phenom Nano Micro Scales 5(1): 23-29.‏

[10] Yousefi T, Shojaeizadeh E, Veysi F, Zinadini S (2012) An experimental investigation on the effect of Al2O3-H2O nanofluid on the efficiency of flat plate solar collector. Renew Energy 39: 293-298.

[11] Yousefi T, Shojaeizadeh E, Veysi F, Zinadini S (2012) An experimental investigation on the effect of pH variation of MWCNT–H2O nanofluid on the efficiency of a flat-plate solar collector. Sol Energy 86(2): 771-779.‏

[12] Saffarian MR, Moravej M, Doranehgard MH (2020) Heat transfer enhancement in a flat plate solar collector with different flow path shapes using nanofluid. Renew Energy 146: 2316-2329.

[13] Goudarzi K, Shojaeizadeh E, Nejati F (2014) An experimental investigation on the simultaneous effect of CuO–H2O nanofluid and receiver helical pipe on the thermal efficiency of a cylindrical solar collector. Appl Therm Eng 73: 1236-1243.

[14] Elsheikh AH, Sharshir SW, Mostafa  ME, Essa FA, Ali, MK (2018) Applications of nanofluids in solar energy: a review of recent advances. Renew Sust Energy Rev 82: 3483-3502.‏

‏[15] Menbari A, Alemrajabi AA, Rezaei, A (2016) Heat transfer analysis and the effect of CuO/Water nanofluid on direct absorption concentrating solar collector. App Therm Eng 104: 176-183.‏

[16]Duffie JA, Beckman WA (2013) Solar Engineering of Thermal Processes. New York, Wiley, 4nd Ed.

[17] Rajabi Khanghahi, A, Zamen M, Soufari M, Amidpour M, Abbasnejad A (2017) Theoretical Investigation of Consumption Patterns Effect on Optimal Orientation of Collector in Solar Water Heating System. J Renew Energy Env 4(1): 1-10