بررسی عددی عملکرد حرارتی گردآورنده خورشیدی سهموی با بکارگیری نانوسیال و مغشوش کننده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل ،ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل ،ایران

چکیده

انرژی خورشیدی، یکی از انواع انرژی تجدیدپذیر است. برای استفاده از تابش خورشیدی از گردآورنده‌های خورشیدی سهموی که یکی از متداول‌ترین گردآورنده‌هاست، استفاده می‌شود. در این مقاله عملکرد حرارتی نانوسیال با بکارگیری نوار تابیده درگردآورنده خورشیدی سهموی مورد بررسی قرار می‌گیرد. نانو سیال سیلترم-800 وآلومینیوم اکسید با کسر حجمی 4 درصد به عنوان سیال کاری استفاده شد. نانوسیال در بازه عدد رینولدز 5000 تا 25000 بررسی گردید. جریان سیال در گردآورنده خورشیدی سهموی آشفته می‌باشد که برای مدل کردن آن روش k-ε RNG انتخاب گردیده است و به لوله جاذب شار غیر یکنواخت اعمال شده و در سه زاویه لبه مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. هدف، بررسی تاثیر دو پارامتر هندسی مختلف تعداد دور (4 =n_r و 8=n_r ) و زاویه بال(〖 60〗^⃘= ξ، 〖75〗^⃘= ξ و 〖90〗^⃘= ξ) بر ضریب اصطکاک، عدد ناسلت و ضریب کارایی حرارتی گزارش می‌شود. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد کاهش زاویه بال موجب افزایش ضریب اصطکاک، عدد ناسلت و ضریب کارایی حرارتی می‌شود و همچنین افزایش تعداد دور موجب افزایش آشفتگی ‌جریان شده و به ‌تبع انتقال حرارت و عدد ناسلت نیز افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Bellos E, Tzivanidis C. Investigation of a booster secondary reflector for a parabolic trough solar collector. Solar Energy. 2019 Feb 1; 179:174-85.
[2] Zou B, Jiang Y, Yao Y, Yang H. Thermal performance improvement using unilateral spiral ribbed absorber tube for parabolic trough solar collector. Solar Energy. 2019 May 1; 183:371-85.
[3] Wang Y, Xu J, Liu Q, Chen Y, Liu H. Performance analysis of a parabolic trough solar collector using Al2O3/synthetic oil nanofluid. Applied Thermal Engineering. 2016 Aug 25; 107:469-78.
[4] Khakrah H, Shamloo A, Kazemzadeh Hannani S. Determination of parabolic trough solar collector efficiency using nanofluid: a comprehensive numerical study. Journal of Solar Energy Engineering. 2017 Oct 1;139(5).
[5] Tagle-Salazar PD, Nigam KD, Rivera-Solorio CI. Heat transfer model for thermal performance analysis of parabolic trough solar collectors using nanofluids. Renewable energy. 2018 Sep 1; 125:334-43.
[6] Dehghan, M., Daneshipour, M., & Valipour, M. S. (2018). Nanofluids and converging flow passages: a synergetic conjugate-heat-transfer enhancement of micro heat sinks. International Communications in Heat and Mass Transfer, 97, 72-77.
 [7] Mashhadian, A., Heyhat, M. M., & Mahian, O. (2021). Improving environmental performance of a direct absorption parabolic trough collector by using hybrid nanofluids. Energy Conversion and Management, 244, 114450. ‏
[8] Siavashi, M., Bozorg, M. V., & Toosi, M. H. (2021). A numerical analysis of the effects of nanofluid and porous media utilization on the performance of parabolic trough solar collectors. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 45, 101179.
[9] Hong, K., Yang, Y., Rashidi, S., Guan, Y., & Xiong, Q. (2021). Numerical simulations of a Cu–water nanofluid-based parabolic-trough solar collector. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 143(6), 4183-4195. ‏
[10] Jafar KS, Sivaraman B. Performance characteristics of parabolic solar collector water heater system fitted with nail twisted tapes absorber. Journal of engineering science and technology. 2017 Mar 1;12(3):608-21.
[11] ANSYS® Academic research, release 2020, ANSYS FLUENT, Theory Guide, ANSYS, Inc.
[12] Kasaeian AB. Convection heat transfer modeling of Ag nanofluid using different viscosity theories. IIUM Engineering Journal. 2012 Apr 20;13(1).
[13] Khanafer K, Vafai K. A critical synthesis of thermophysical characteristics of nanofluids. International journal of heat and mass transfer. 2011 Sep 1;54(19-20):4410-28.
[14] Yu W, Choi SU. The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids: a renovated Hamilton–Crosser model. Journal of Nanoparticle Research. 2004 Aug 1;6(4):355-61.
[15] Maxwell GC. A Treatise on Electricity and Magnetism, second ed., Clarendon Press, Oxford, UK, 1881.
[16] Batchelor GK. The effect of Brownian motion on the bulk stress in a suspension of spherical particles. Journal of fluid mechanics. 1977 Nov;83(1):97-117.
[17] Bellos E, Tzivanidis C. Parametric investigation of nanofluids utilization in parabolic trough collectors. Thermal Science and Engineering Progress. 2017 Jun 1; 2:71-9.
[18] Çengel YA, Ghajar AJ. Heat and Mass Transfer: Fundamentals & Applications, fourth ed., McGraw-Hill, New York, 2011.
[19] Mwesigye A, Bello-Ochende T, Meyer JP. Heat transfer and entropy generation in a parabolic trough receiver with wall-detached twisted tape inserts. International Journal of Thermal Sciences. 2016 Jan 1; 99:238-57.
[20] Manglik RM, Bergles AE, Heat Transfer and Pressure Drop Correlations for Twisted-Tape Inserts in Isothermal Tubes: Part II—Transition and Turbulent Flows, Journal of Heat Transfer 115(4) (1993) 890-896.