شبیه سازی و تحلیل حساسیت کلکتور خورشیدی تخت با بکارگیری صفحه جاذب آلومینیوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دکتری دانشجوی دانشگاه آزاد اسلامی واحد سمنان، مهندسی مکانیک. استان سمنان، ایران

3 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب. استان تهران، ایران

4 سازمان انرژی‌های نو، وزارت نیرو (انجمن علمی مهندسی حرارتی و برودتی ایران)

چکیده
امروزه با افزایش روز افزون مصرف انرژی، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. در این میان انرژی خورشید به لحاظ عدم تولید آلاینده ها جایگاه ویژهای پیدا کرده است. یکی از ساده ترین و مؤثرترین وسیله ها برای جمع آوری انرژی خورشید، کلکتور خورشیدی صفحه تخت است. در این پروژه، یک مدل نوین کلکتور خورشیدی توسط نرم افزار فلوعنت شبیه سازی شده و تاثیر پارامترهای مهم در طراحی ککلتور همچون ضخامت صفحه جذب، قطر تیوب ها و تعداد تیوب ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که افزایش قطر تیوب ها، افزایش تعداد تیوب ها که به منزله کاهش فاصله آنهاست، و افزایش صخامت صفحه جاذب همگی باعث بهبود کارایی سیستم کلکتور خورشیدی صفحه تخت می گردد. برای مقایسه عملکرد این نوع هندسه با کلکتورهای مورد استفاده در صنعت، یک نوع هندسه دیگر برای کلکتور خورشیدی که در آن نصف تیوب ها در بالای صفحه جاذب قرار دارند نیز در نرم افزار فلوعنت شبیه سازی شد. نتایج مقایسه این دو نوع هندسه نشان می دهد که هندسه نوع اول در بهترین حالت شبیه سازی دارای راندمان انرژی 59.63 درصدی بوده وهندسه نوع دوم که در آن نصف تیوب ها در بالای صفحه جاذب قرار دارند دارای راندمان 67.79 درصدی می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


- مراجع
[1] B. Anderson, Solar energy: fundamentals in building design, McGraw-Hill, 1977.
[2] B. Meinel and M. P. Meinel, Applied solar energy: an introduction, Addison-Wesley Pub. Co, 1976.
[3] M. A. S. Malik, Solar distillation: a practical study of a wide range of stills and their optimum design, construction, and performance, Pergamon Press, 1982.
[4] B. Hellstrom, M. Adsten, P. Nostell, B. Karlsson, and E. Wackelgard, The impact of optical and thermal properties on the performance of flat plate solar collectors, Renewable Energy, vol. 28, no. 3, pp. 331–344, 2003.
[5] K. Ravi Kumar and K. S. Reddy, Thermal analysis of solar parabolic trough with porous disc receiver, Applied Energy, vol. 86, no. 9, pp. 1804–1812, 2009.
[6] A. A. Lambert, S. Cuevas, and J. A. del Río, Enhanced heat transfer using oscillatory flows in solar collectors, Solar Energy, vol. 80, no. 10, pp. 1296–1302, 2006.
[7] C. D. Ho, H. M. Yeh, and R. C. Wang, Heat-transfer enhancement in double-pass flat-plate solar air heaters with recycle, Energy, vol. 30, no. 15, pp. 2796–2817, 2005.
[8] J. A. Ackermann, L.-E. Ong, and S. C. Lau, Conjugate heat transfer in solar collector panels with internal longitudinal corrugated fins-Part II: Local results, Forschung im Ingenieurwesen, vol. 61, no. 6, pp. 172–179, 1995.
[9] K. Sopian, M. A. Alghoul, E. M. Alfegi, M. Y. Sulaiman, and E. A. Musa, Evaluation of thermal efficiency of double-pass solar collector with porous–nonporous media, Renewable Energy, vol. 34, no. 3, pp. 640–645, 2009.
[10] G. Martinopoulos, D. Missirlis, G. Tsilingiridis, K. Yakinthos, and N. Kyriakis, CFD modeling of a polymer solar collector, Renewable Energy, vol. 35, no. 7, pp. 1499–1508, 2010.
[11] S. K. Saha and D. Mahanta, Thermodynamic optimization of solar flat-plate collector, Renewable Energy, vol. 23, no. 2, pp. 181–193, 2001.
[12] S. Farahat, F. Sarhaddi, and H. Ajam, Exergetic optimization of flat plate solar collectors, Renewable Energy, vol. 34, no. 4, pp. 1169–1174, 2009.
[13] M. Selmi, M. J. Al-Khawaja, and A. Marafia, Validation of CFD simulation for flat plate solar energy collector, Renewable Energy, vol. 33, no. 3, pp. 383–387, 2008.
[14] H. P. Garg, U. Rani, and R. Chandra, Optimization of fin and tube parameters in a flat-plate collector, Energy, vol. 6, no. 1, pp. 83–92, 1981.
[15] K. O. Lund, General thermal analysis of parallel-flow flat-plate solar collector absorbers, Solar Energy, vol. 36, no. 5, pp. 443–450, 1986.
[16] D. M. Ghamari and R. A. Worth, The effect of tube spacing on the cost-effectiveness of a flat-plate solar collector, Renewable Energy, vol. 2, no. 6, pp. 603–606, 1992.
[17] Ç. Tiris, M. Tiris, and I. E. Türe, Effects of fin design on collector efficiency, Energy, vol. 20, no. 10, pp. 1021–1026, 1995.
[18] M. AL-NIMR, S. KIWAN, and A. AL-ALWAH, Size optimization of conventional solar collectors, Energy, vol. 23, no. 5, pp. 373–378, 1998.
[19] A. M. Shariah, A. Rousan, K. K. Rousan, and A. A. Ahmad, Effect of thermal conductivity of absorber plate on the performance of a solar water heater, Applied Thermal Engineering, vol. 19, no. 7, pp. 733–741, 1999.
[20] E. Torres-Reyes, J. Cervantes-de Gortari, B. Ibarra-Salazar, and M. Picon-Nuñez, A design method of flat-plate solar collectors based on minimum entropy generation, Exergy, An International Journal, vol. 1, no. 1, pp. 46–52, 2001.
[21] D. Mahanta and S. K. Saha, Internal irreversibility in a water heating solar flat plate collector, Energy Conversion and Management, vol. 43, no. 17, pp. 2425–2435, 2002.
[22] H. M. Yeh, C. D. Ho, and C. W. Yeh, Effect of aspect ratio on the collector efficiency of sheet-and-tube solar water heaters with the consideration of hydraulic dissipated energy, Renewable Energy, vol. 28, no. 10, pp. 1575–1586, 2003.

  • تاریخ دریافت 15 خرداد 1401
  • تاریخ بازنگری 12 بهمن 1401
  • تاریخ پذیرش 06 اسفند 1401