بررسی کلکتورسهموی جذب مستقیم با یک لوله مرکزی جاذب به منظور جذب سطحی و حجمی به طور همزمان و اثر نانو سیال کربن در بهبود عملکرد حرارتی

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ، مهندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد تهران مرکز، ایران

2 استادیار ، گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد تهران مرکز، ایران

3 دانشیار ، گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد تهران مرکز، ایران

10.22044/jsfm.2024.13780.3805

چکیده

هدف از این کار بررسی یک هندسه متفاوت درکلکتور سهموی به منظور افزایش راندمان حرارتی از طریق جذب همزمان سطحی و حجمی به صورت ترکیبی هست. اخیرا مشاهده شده که اگر دمای ورودی بالای 250 درجه سانتی گراد باشد کلکتورهای جذب مستقیم می‌تواند راندمان را تا 10% افزایش دهد با توجه به اینکه رابطه مستقیمی بین غلظت نانوسیال و قطر لوله شفاف حامل سیال با ضریب جذب وجود دارد، از طرفی هرچه غلظت نانوسیال بالا رود مشکلات رسوبگذاری سیال و نگهداری سیستم پیش می آید. در این تحقیق مقدار نانوکربن استفاده شده به صورت سوسپانسیون 0/02 gr/l در سیال پایه روغن در نظر گرفته شده است که طبق داده های تجربی این مقدار غلظت نانو کربن پرتوهای نور را در عمق 24 (میلی‌متر) کاملا جذب میکند و از همین ضریب جذب برای این هندسه خاص از کلکتور استفاده شده است. نتایج نشان میدهد بقیه تشعشع به صورت سطحی با استفاده از لوله مرکزی جذب میشود به طوری که راندمان حرارتی را تا 6 درصد نسبت به کلکتور معمول جذب مس را داریم که حدود 19 درجه کلوین است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Yılmaz, İ. H., & Mwesigye, A. J. A. e. (2018). Modeling, simulation and performance analysis of parabolic trough solar collectors: A comprehensive review. 225, 135-174..
[2] Arai, N., Itaya, Y., & Hasatani, M. J. S. E. (1984). Development of a “volume heat-trap” type solar collector using a fine-particle semitransparent liquid suspension (FPSS) as a heat vehicle and heat storage medium Unsteady, one-dimensional heat transfer in a horizontal FPSS layer heated by thermal radiation. 32(1), 49-56.
[3] Peng, W., Sadaghiani, O. K. J. T. S., & Progress, E. (2020). Using a sunrays trap in direct-absorption solar collector (DASC) to enhance the thermal efficiency of collector. 20, 100740.
[4] Qin, C., Kim, J. B., & Lee, B. J. J. R. E. (2019). Performance analysis of a direct-absorption parabolic-trough solar collector using plasmonic nanofluids. 143, 24-33.
[5] Tyagi, H., Phelan, P., & Prasher, R. (2009). Predicted efficiency of a low-temperature nanofluid-based direct absorption solar collector.
[6] Otanicar, T. P., Phelan, P. E., Prasher, R. S., Rosengarten, G., Taylor, R. A. J. J. o. r., & energy, s. (2010). Nanofluid-based direct absorption solar collector. 2(3).
[7] Polvongsri, S., & Kiatsiriroat, T. J. H. t. e. (2014). Performance analysis of flat-plate solar collector having silver nanofluid as a working fluid. 35(13), 1183-1191.
[8] Otanicar, T. P., Phelan, P. E., & Golden, J. S. J. S. E. (2009). Optical properties of liquids for direct absorption solar thermal energy systems. 83(7), 969-977..
[9] Yousefi, T., Veisy, F., Shojaeizadeh, E., Zinadini, S. J. E. t., & science, f. (2012). An experimental investigation on the effect of MWCNT-H2O nanofluid on the efficiency of flat-plate solar collectors. 39, 207-212.
[10] Kasaeian, A., Daneshazarian, R., Rezaei, R., Pourfayaz, F., & Kasaeian, G. J. J. o. C. P. (2017). Experimental investigation on the thermal behavior of nanofluid direct absorption in a trough collector. 158, 276-284.
[11] Menbari, A., & Alemrajabi, A. A. J. O. M. (2016). Analytical modeling and experimental investigation on optical properties of new class of nanofluids (Al2O3–CuO binary nanofluids) for direct absorption solar thermal energy. 52, 116-125.
[12] Menbari, A., Alemrajabi, A. A., Rezaei, A. J. E. T., & Science, F. (2017). Experimental investigation of thermal performance for direct absorption solar parabolic trough collector (DASPTC) based on binary nanofluids. 80, 218-227.
[13] Karami, M., Akhavan-Bahabadi, M., Delfani, S., Raisee, M. J. R., & Reviews, S. E. (2015). Experimental investigation of CuO nanofluid-based direct absorption solar collector for residential applications. 52, 793-801.
[14] Vakili, M., Hosseinalipour, S., Delfani, S., Khosrojerdi, S., & Karami, M. J. S. E. (2016). Experimental investigation of graphene nanoplatelets nanofluid-based volumetric solar collector for domestic hot water systems. 131, 119-130.
[20] Qin, C., Kim, J. B., & Lee, B. J. J. R. E. (2019). Performance analysis of a direct-absorption parabolic-trough solar collector using plasmonic nanofluids. 143, 24-33.
[15]. Jeter, S. M. J. S. E. (1986). Calculation of the concentrated flux density distribution in parabolic trough collectors by a semifinite formulation. 37(5), 335-345.
[16] Forristall, R. (2003). Heat transfer analysis and modeling of a parabolic trough solar receiver implemented in engineering equation solver. Retrieved from
[17] Kalogirou, S. A. J. E. (2012). A detailed thermal model of a parabolic trough collector receiver. 48(1), 298-306.
[18] Otanicar, T. P., Phelan, P. E., Prasher, R. S., Rosengarten, G., Taylor, R. A. J. J. o. r., & energy, s. (2010). Nanofluid-based direct absorption solar collector. 2(3).
[20] Qin, C., Kim, J. B., & Lee, B. J. J. R. E. (2019). Performance analysis of a direct-absorption parabolic-trough solar collector using plasmonic nanofluids. 143, 24-33.
[19] O’Keeffe, G., Mitchell, S., Myers, T., Cregan, V. J. I. J. o. H., & Transfer, M. (2018). Modelling the efficiency of a low-profile nanofluid-based direct absorption parabolic trough solar collector. 126, 613-624.
[20] Joseph, A., Sreekumar, S., & Thomas, S. J. R. E. (2020). Energy and exergy analysis of SiO2/Ag-CuO plasmonic nanofluid on direct absorption parabolic solar collector. 162, 1655-1664.
[21] Bortolato, M., Dugaria, S., Agresti, F., Barison, S., Fedele, L., Sani, E., . . . management. (2017). Investigation of a single wall carbon nanohorn-based nanofluid in a full-scale direct absorption parabolic trough solar collector. 150, 693-703.
[22] Xu, G., Chen, W., Deng, S., Zhang, X., & Zhao, S. J. N. (2015). Performance evaluation of a nanofluid-based direct absorption solar collector with parabolic trough concentrator. 5(4), 2131-2147.
[23] Forristall, R. (2003). Heat transfer analysis and modeling of a parabolic trough solar receiver implemented in engineering equation solver. Retrieved from
[24] Dudley, V. E., Kolb, G. J., Mahoney, A. R., Mancini, T. R., Matthews, C. W., Sloan, M., & Kearney, D. (1994). Test results: SEGS LS-2 solar collector. Retrieved from