شبیه‌سازی عددی عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم با استفاده از نانوسیال نانولوله کربنی-آب/اتیلن‏گلیکول

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش تاسیسات مکانیکی و الکتریکی-مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی-تهران-ایران

2 عضو هیأت علمی گروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه خوارزمی

چکیده

عملکرد مناسب کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم (حجمی) که در آنها تابش خورشیدی مستقیما توسط محیط سیال دریافت می‌شود، باعث شده تحقیقات پیرامون این نوع کلکتور طی سالهای اخیر روند رو به رشدی داشته باشد. در این تحقیق، عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم با استفاده از نانولوله‌های کربنی پراکنده شده در مخلوطی از آب و اتیلن‌گلیکول به عنوان سیال عامل به صورت عددی بررسی شده است. یک مدل عددی سه‌بعدی برای بررسی تأثیر مشخصه‌های مختلف مانند ضریب گسیل سطح داخلی و عمق کلکتور، همچنین جزءحجمی و دبی سیال عامل برپارامترهای عملکردی کلکتور یعنی دمای خروجی و کارایی با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت 15 توسعه یافته است. برای گسسته‌سازی و حل معادله انتقال تابش و معادلات بقا به ترتیب روش ابعاد گسسته و روش سیمپل بکار رفته است. خواص حرارتی و تابشی نانوسیال‌های تهیه‌ شده با جزءحجمی‌های مختلف با استفاده از روشهای تجربی تعیین شده است. نتایج نشان داد که در صورت استفاده از سیال شفاف، کارایی و دمای خروجی کلکتور با افزایش ضریب گسیل سطح داخلی کلکتور افزایش می‌یابد. افزایش جزء حجمی نانوسیال و عمق کلکتور نیز به افزایش کارایی و دمای خروجی منجر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Arai,N., Itaya, Y., Hasatani, M., 1984, Development of a Volume heat-trap' typesolar collector using a fine-particle semitransparent liquid suspension (FPSS)as a heat vehicle and heat storage medium, Solar Energy, Vol. 32, pp. 49-56.

[2]Otanicar, T.P., Phelan, P.E., Golden, J.S., 2009, Optical Properties of Liquids for Direct Absorption Solar Thermal Energy Systems, SolarEnergy, Vol. 83, pp. 969-977.

[3] Minardi, J.E., Chuang, H.N., 1975, Performance of a "black" liquid flat-plate solar collector, Solar Energy, Vol.17, pp. 179-183.

[4] Miller, F.J., Koenigsdorff, R.W., 2000, Thermal modeling of a small-particle solarcentral receiver, Journal of Solar Energy Engineering, Vol.122, pp. 23-29.

[5] Tyagi, H., Phelan, P., Prasher, R.S., 2009, Predicted Efficiency of Nanofluid-Based Direct Absorption Solar Receiver, Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 131.

[6] Otanicar, T.P., Phelan, P.E., Prasher, R.S., Rosengarten, G., Taylor, R.A., 2010, Nanofluid-based direct absorption solar collector, Journal ofRenewable and Sustainable Energy, Vol. 2.

[7] Ladjevardi, S.M., Asnaghi, A., Izadkhast, P.S., Kashani, A.H., 2013, Applicability of graphite nanofluids in direct solar energy absorption, Solar Energy, Vol. 94, pp. 327–334,.

[8] Parvin, S., Nasrin, R., Alim, M.A., 2014, Heat transfer and entropy generation through nanofluid

 

 

 

filled direct absorption solar collector, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 71, pp. 386–395.

[9] Lenert, A., Wang, E.N., 2012, Optimization of nanofluid volumetric receivers for solar thermal energy conversion, Solar Energy, Vol. 86, pp. 253–265.

[10] Siegel, R., Howell, J., 1992, Thermal radiation heat transfer, 3rd Edition, Hemisphere Publishing Corporation, USA.

[11]  Brewster, M. Q., Tien, C. L., 1982, Radiative transfer in packed fluidized beds: dependent versus independent scattering,  Journal of Heat Transfer,  Vol. 104.

[12] Nasiri, A., Shariaty-Niasar, M., Rashidi, Amrollahi, A., Khodafarin, A. R., 2011, Effect of dispersion method on thermal conductivity and stability of nanofluid, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 35, pp. 717–723.

[13] Taylor, R. A., Phelan, P. E., Otanicar, T. P., Adrian, R., Prasher, R., 2011, Nanofluid optical property characterization: towards efficient direct absorption solar collectors, Nanoscale Research Letters, Vol. 6.

[14] Karami, M., Delfani, S., Akhavan Bahabadi, M. A., 2016 Performance Characteristics of a Residential-type Direct Absorption Solar Collector using MWCNT Nanofluid, Renewable EnergyVol. 87 , pp. 754–764.

[15] Kumar, S., Tien, C.L., 1989, Analysis of combined radiation and convection in aparticulate laden falling film. Heat transfer Phenomena in Radiation, Combustion and Fires, National Heat Transfer Conference.