مطالعه تجربی ناودان جمع کننده ی خورشیدی با سیم پیچ مارپیچ

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 استادیار، دانشگاه اهل البیت، کربلا، عراق

چکیده

ناودان متمرکزکننده خورشیدی سهموی (PTC) به دلیل نسبت غلظت آن از همه جمع‌کننده‌های خورشیدی برتر است. روش‌های مختلفی برای افزایش کارایی سیستم PTC استفاده می‌شود که متداول‌ترین آنها عبارتند از افزایش بازتاب سطح جمع کننده، افزایش ظرفیت جذب لوله جاذب، استفاده از مایع با ظرفیت حرارتی بالا در لوله جاذب، و استفاده از جاسازهایی در جریان سیال در لوله جاذب. در مطالعه حاضر، ناودان سهموی از یک ورق فولاد نرم با یک گیرنده ساخته شده از مس در نقطه کانونی ساخته شده‌است، و آب به عنوان سیال کار استفاده شد. با استفاده از یک گیرنده لوله ای مارپیچی بدون روکش با یک گام ]گام سیم پیچی[ 2 سانتی‌متری و یک گیرنده مارپیچی با روکش سیاه، تغییرات دما را اندازه‌گیری کردیم. نتایج نشان داد که حداکثر دمای جاذب در 21 ژوئن در ساعت 13.17 بعد از ظهر می‌باشد که بعد از حداکثر تابش خورشید که 148 درجه سانتیگراد بود. درجه حرارت بالاتر در این زمان به دلیل تابش لحظه ای بیشتر خورشید است. همچنین، حداقل دمای گیرنده جمع کننده ثبت شده در 21 دسامبر در 13.12 بعد از ظهر می‌باشد که پس از حداکثر تابش خورشید که 91 درجه سانتیگراد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Maadi, S. R., Khatibi, M., Ebrahimnia-Bajestan, E. and Wood, D. (2019a) Coupled thermal-optical numerical modelin  g of PV/T module – Combining CFD approach and two-band radiation DO model. Energy Conversion and Management 198, 111781.
[2] Rashidi, S., Karimi, N., Mahian, O. and Abolfazli Esfahani, J. (2019) A concise review on the role of nanoparticles upon the productivity of solar desalination systems. J. Therm Anal Calorim 135 (2), 1145-1159.
[3] Rashidi, S., Esfahani, J. A. and Hosseinirad, E. (2021) Assessment of solar chimney combined with phase change materials. J. Taiw Inst Chem Eng.
[4] Rashidi, S., Yang, L., Khoosh-Ahang, A., Jing, D. and Mahian, O. (2020) Entropy generation analysis of different solar thermal systems. Environmental Science and Pollution Research 27 (17), 20699-20724.
[5] Maadi, S. R., Khatibi, M., Ebrahimnia-Bajestan, E. and Wood, D. (2019c) A parametric study of a novel PV/T system model which includes the greenhouse effect.
]6[ زندوی, ر. و آقانجفی, س. (1397) بررسی چگونگی افزایش بازده گردآورنده خورشیدی با موقعیت جغرافیایی معین. در چهارمین کنفرانس سراسری دانش و فناوری مهندسی مکانیک و برق ایران.
[7] Benabderrahmane, A., Benazza, A., Aminallah, M. and Laouedj, S. (2016) Heat transfer behaviors in parabolic trough solar collector tube with compound technique. Int J. Sci Res Engng & Tech (IJSRET) 5 (11).
]8[ کریمی, س., ترابی, ا. و قاسمی, ب. (1399) بررسی و ارزیابی پتانسیل دریافت انرژی خورشیدی توسط دیش متمرکز کننده خورشیدی در ایران. در سومین کنفرانس ملی مهندسی مکانیک کاربردی.
[9] Kalogirou, S. A. (2004) Solar thermal collectors and applications. Progress in energy and combustion science 30 (3), 231-295.
[10] Qiu, Y., Li, M.-J., He, Y.-L. and Tao, W.-Q. (2017) Thermal performance analysis of a parabolic trough solar collector using supercritical CO2 as heat transfer fluid under non-uniform solar flux. Applied Thermal Engineering 115, 1255-1265.
[11] Wang, Z., Ni, J., Zhao, L., Deng, S. and Zhao, D. (2017) Simulation and optimization of parabolic trough receiver with non-uniform heat flux distribution: A review. Energy Procedia 142, 700-707.
[12] Maadi, S. R., Kolahan, A., Passandideh Fard, M. and Sardarabadi, M. (2017) Effects of nanofluids thermo-physical properties on the heat transfer and 1st law of thermodynamic in a serpentine PVT system. Proceedings of the 17th Fluid Dynamics Conference, Shahrood, Iran.
[13] Kolahan, A., Maadi, S., Passandideh Fard, M. and Sardarabadi, M. (2017) Numerical and experimental investigations on the effect of adding nanoparticles on entropy generation in PVT systems. In17th Conference On Fluid Dynamics, fd2017.
[14] Maadi, S. R., Kolahan, A., Passandideh-Fard, M., Sardarabadi, M. and Moloudi, R. (2017) Characterization of PVT systems equipped with nanofluids-based collector from entropy generation. Energy Conversion and Management 150, 515-531.
]15[ پورموید, ع., ولی پور, م. ص., رحمتی, ر. و رحمانی, ر. (2015) بررسی عددی تاثیرات میدان مغناطیسی مماسی و ثابت بر جریان و انتقال حرارت از یک استوانه پوشیده شده با نوار متخلخل. مکانیک سازه ها و شاره ها 4 (4), 191-205.
]16[ سرداریان, م. و زحمتکش, ا. (1393) بهبود عملکرد گردآورنده های خورشیدی با بکارگیری محیط های متخلخل. در کنفرانس ملی بهینه سازی مصرف انرژی در علوم و مهندسی.
]17[ فرشاد, س. ع. و شیخ الاسلامی, م. (1399) بررسی عددی افزایش انتقال گرما نانوسیال در گردآورنده خورشیدی صفحه تخت با قراردادن نوار پیچشی چندکاناله در داخل لوله.
 
[18] Maadi, S. R., Sabzali, H., Kolahan, A. and Wood, D. (2020) Improving the performance of PV/T systems by using conical-leaf inserts in the coolant tubes. Solar Energy 212, 84-100.
[19] Rashidi, S., Hossein Kashefi, M. and Hormozi, F. (2018) Potential applications of inserts in solar thermal energy systems – A review to identify the gaps and frontier challenges. Solar Energy 171, 929-952.
 [20] Sandeep, H. and Arunachala, U. (2017) Solar parabolic trough collectors: A review on heat transfer augmentation techniques. Renewable and sustainable energy reviews 69, 1218-1231.
[21] Ghadirijafarbeigloo, S., Zamzamian, A. and Yaghoubi, M. (2014) 3-D numerical simulation of heat transfer and turbulent flow in a receiver tube of solar parabolic trough concentrator with louvered twisted-tape inserts. Energy procedia 49, 373-380.
 
[22] Natarajan, M., Sekhar, Y. R., Srinivas, T. and Gupta, P. (2014) Numerical simulation of heat transfer characteristics in the absorber tube of parabolic trough collector with internal flow obstructions. ARPN J. Eng Appl Sci 9 (5), 674-681.
[23] Huang, Z., Yu, G., Li, Z. and Tao, W. (2015) Numerical study on heat transfer enhancement in a receiver tube of parabolic trough solar collector with dimples, protrusions and helical fins. Energy Procedia 69, 1306-1316.
[24] Mohammad, I. L. (2012) Design and Development of Parabolic Solar Dish Water Heater. International J. Eng Res and Applic (IJERA) 2 (1), 822-830.
[25] Reddy, K. and Satyanarayana, G. (2008) Numerical study of porous finned receiver for solar parabolic trough concentrator. Engineering applications of computational fluid mechanics 2 (2), 172-184.
[26] Kazemian, A., Khatibi, M., Maadi, S. R. and Ma, T. (2021) Performance optimization of a nanofluid-based photovoltaic thermal system integrated with nano-enhanced phase change material. Applied Energy, 116859.
[27] Riveros, H. and Oliva, A. (1986) Graphical analysis of sun concentrating collectors. Solar energy 36 (4), 313-322.
[28] Taleb, N. S. (2014) Robust Design of Thermal Solar Power Station Using System Advisor Model (SAM) Software as the First Pilot Project in Palestine.
[29] Howell, J. R., Bannerot, R. B. and Vliet, G. C. (1982) Solar-thermal energy systems: analysis and design. Mcgraw-Hill College.