طراحی و ساخت کلکتور خورشیدی استوانه‌ای با لولة گیرندة مارپیچ مسی و بررسی تجـربی عملکرد آن با استفاده از آب و نانوسیال اکسید آلومینیوم

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه علوم تحقیقات بروجرد

2 اسـتادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی، دانشگاه یاسوج

3 استاد دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز

4 دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه کرمانشاه

چکیده

امروزه انرژی خورشیدی، به‌دلیل عدم آلودگی و تجدیدپذیر بودن، بسیار مورد توجه قرار‌ گرفته است. کلکتور استوانه‌ای مورد بررسی در این مقاله از نوع کلکتور لوله‌ای است، با این تفاوت که در آن به‌جای تیوپ با پوششی از مادة جاذب، یک کویل به‌صورت لوله‌های مسی مارپیچی در مرکز کلکتور قرار داده شده است. با مارپیچی‌کردن یک لوله، امکان افزایش انتقال حرارت بدون ایجاد اغتشاش در جریان یا افزایش سطح انتقال حرارت وجود دارد. در این حالت نیروهای گریز از مرکز با ایجاد جریان ثانویه، که از یک جفت گردابه طولی تشکیل شده است، ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی را افزایش می‌دهند. در این مقاله بعد از طراحی و ساخت کلکتور خورشیدی مورد نظر، کارایی حرارتی آن با استفاده از آب و نانوسیال اکسید آلومینیوم در دبی‌های گوناگون در درصد جرمی ۱/۰ و تأثیر استفاده از نانوسیال اکسید آلومینیوم در کلکتور بررسی شده است. پس از تست‌گیری بر روی کلکتور خورشیدی استوانه‌ای و تحلیل نتایج، می‌توان نتیجه گرفت که میزان اثرگذاری نانوسیال بر کارایی کلکتور خورشیدی استوانه‌ای در مقایسه با آب بیشتر است.

کلیدواژه‌ها


[1] سلطانی مجید.، رئیس‌زاده سید شهاب‌الدین.، مردانی امیر.، ۱۳۸۱، «طراحی و مقایسه کلکتورهای آب‌گرم‌کن خورشیدی»، دومین همایش بهینه‌سازی مصرف سوخت در ساختمان.
[2] Gupta H. Garg H. (1968) “System designs in solar water heaters with natural circulation.” Sol Energy, pp. 163–82.
[3] Chun W., (1999) “Thermal performance of locally made flat plate solar collectors used as part of domestic hot water system” Energy Convers Manage, 40 (17):1825.
[4] Kalogirou A., Dentsoras, A., (1999) “Modelling of solar domestic water heating system”. Sol Energy, pp. 335–42.
[5] Groenhout N., Behnia M., Morrison G., (2002) “Experimental measurement of heat loss in an advanced solar collector” Exp Term Fluid, pp. 131-137.
[6] Chang J., Shen M., Haung B., (2002) “A criterion study of solar irradiation patterns for the performance testing of thermosyphon solar water heaters” Sol Energy, pp. 287–92.
[7] Riffat S., Zhao X., (2004) “A novel hybrid heat pipe solar collector/CHP system” Renewable Energy 29, pp. 2217-2233.
[8] Xie H., Lee H., Young W., Choi M., (2003) “Nanofluids Containing multivalued carbon nanotubes and their enhance thermal Conductivity” App Dhys, Vol. 94. No 8. pp. 4967-4971.
[9] Yu W., Chen H., Li Y., (2009) “Investigation of thermal conductivity and viscosity of ethyleneglycol bared Zno Nanofluids” Thermochemical Acta, Vol. 491, pp. 92-96.
[10] Rostamzadeh A. (2009) “Experimental investigation of nanoconvective Heat transfer in W-tube heat exchanger”.
[11] Tyagi H., Phelan P., Prasher R., (2009) “Predicted efficiency of a low temperature nanofluid based direct absorption solar collector” J Sol Energy  Eng. 131:0410041-7
[12] Yousefi T., Veysi F., Shojaeizadeh E., Zinadini, (2011) “An experimental investigation on the effect of AL2O3 -H 2O nanofluid on the efficiency of flat-plate solar collectors” pp. 293-298.
[13] Yousefi T, Shojaeizadeh E, Veysi F, Zinadini S. (2011) “An experimental investigation    on the effect of pH variation of MWCNT–H2O nanofluid on the efficiency of a flat-plate solar collector”  Communicated by, Associate Editor Brian Norton.
[14] Lin L, Zhen-Hua L, Hong-Sheng Xiao, (2011) ’Thermal performance of an open thermosyphon using nanofluids for high temperature evacuated tubular solar collectors” Communicated by Associate Editor Ruzhu Wang, pp. 379.387.
[15] Sani E., Mercatelli L., Barison S., Pagura C., Agresti.F, Colla L., Sansoni P., (2011) “Potential of carbon nanohorn-based suspensions for solar thermal collectors” pp. 2994-3000.
[16] Otanicar T., Phelan P., Prasher R., Rosengarten G., Taylor R., (2010) “Nanofluid-based direct absorption solar collector” J Renewable Sustainable Energy, 2; 033102.
[17] BariT S. (2001) “Optimum orientation of domestic solar water heaters for the low latitude countries” Energy Convers MabageT 42(19):1205.
[18] Headley OC. (1998) solar thermal applications in the West Indies. Renew Energy; 15(1–4):257.
[19] Khalifa A., (1999) “Thermal performance of locally made flate plate solar collectors used as part of domestic hot water system” Energy Convers Mabage, 40(17):1825.