بهبود عملکرد یک اجاق خورشیدی سهموی در شرایط بادخیز با استفاده از لایه محافظ: تحلیل انرژی و اگزرژی

نوع مقاله : مقاله فنی

نویسندگان

1 گروه پژوهشی فناوری های سبز مواد غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

2 گروه طراحی ماشین‌آلات صنایع غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

3 استادیار، گروه پژوهشی فیزیک مواد غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

چکیده

در این مطالعه، اثر استفاده از لایه محافظ در برابر جریان هوا بر عملکرد یک اجاق خورشیدی با متمرکزکننده سهموی از دو دیدگاه انرژی و اگزرژی بررسی شده است. آزمایش‌ها در سرعت‌های باد 1/0، 4/2، 5/4 و 3/6 متر بر ثانیه انجام شده است. همچنین، از اجاق خورشیدی برای به جوش آوردن 4 و 6 کیلوگرم آب در شرایط بادخیز استفاده شده است. پارامترهای بررسی شده شامل دمای آب، توان خروجی، اگزرژی خروجی، بازده انرژی و بازده اگزرژی هستند. با توجه به نتایج، امکان به جوش آوردن 4 کیلوگرم آب توسط اجاق خورشیدی در سرعت 3/6 متر بر ثانیه وجود ندارد ولی استفاده از لایه محافظ این مشکل را رفع کرده و آب پس از گذشت 105 دقیقه به نقطه جوش می‌رسد. در آزمایش مربوط به جرم آب 4 کیلوگرم و سرعت باد 5/4 متر بر ثانیه، میانگین توان و اگزرژی خروجی اجاق خورشیدی در طول آزمایش در حالت بدون لایه محافظ به ترتیب 4/222 و 9/22 وات بر مترمربع است که استفاده از لایه محافظ این مقادیر را به ترتیب حدود 8/22% و 6/26% بهبود می‌بخشد. همچنین، میزان تأثیر لایه محافظ بر بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی در سرعت‌ باد و جرم آب بالاتر بیشتر است. با استفاده از لایه محافظ، بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی به ازای جرم 4 کیلوگرم به ترتیب 6/4% و 6/0% بهبود یافت. با افزایش جرم آب به 6 کیلوگرم میزان بهبود در عملکرد سیستم به ترتیب 6/9% و 1/1% گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Srivastava SK, Shukla A, Tiwari R, Rai AK. Studies on solar box cooker with thermal energy storage. International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology. 2020;11(10):410-17.
  • Ahmed SMM, Al-Amin MR, Ahammed S, Ahmed F, Saleque AM, Rahman MA. Design, construction and testing of parabolic solar cooker for rural households and refugee camp. Solar Energy. 2020;205:230-40.
  • Hussein HMS, El-Ghetany HH, Nada SA. Experimental investigation of novel indirect solar cooker with indoor PCM thermal storage and cooking unit. Energy conversion and management. 2008;49(8):2237-46.
  • Arunachala UC, Kundapur A. Cost-effective solar cookers: A global review. Solar Energy. 2020;207:903-16.
  • Hosseinzadeh, M, Mirzababaee, SM, Zamani, H, Experimental Study of the Effect of Sun Tracking on the Performance of an Evacuated Tube Solar Cooker. Journal of mechanical engineering, 2021; 52(2): 271-278.
  • Zamani, H, Moghiman, M, Kayanifar, A. Experimental study of the effects of parabolic reflective surface on the performance of a solar cooker. Journal of mechanical engineering, 2014; 45(4): 47-53.
  • Terres H, Chávez S, Lizardi A, López R, Vaca M, Lara A, et al., editors. Thermal and Exergy Evaluation of a Parabolic Solar Cooker for Domestic use at Home. Journal of Physics: Conference Series. 2021; 1723:1-6.
  • Kumar A, Shukla SK, Kumar A. Heat loss analysis: An approach toward the revival of parabolic dish type solar cooker. International Journal of Green Energy. 2018;15(2):96-105.
  • Hosseinzadeh M, Zamani H, Mirzababaee SM, Faezian A, Zarrinkalam F. Experimental Investigation of the Effect of Wind Speed on the Performance of a Portable Parabolic Solar Cooker from Energy and Exergy Viewpoints. Modares Mechanical Engineering. 2020;20(6):1525-32.
  • Kumar S, Kandpal TC, Mullick SC. Heat losses from a paraboloid concentrator solar cooker: Experimental investigations on effect of reflector orientation. Renewable energy. 1993;3(8):871-6.
  • Hosseinzadeh M, Mirzababaee SM, Zamani H, Faezian A, Zarrinkalam F. Modeling of an evacuated tube solar cooker and investigation of weather parameters effect. Modares Mechanical Engineering. 2019;19(7):1573-84.
  • Badran AA, Yousef IA, Joudeh NK, Al Hamad R, Halawa H, Hassouneh HK. Portable solar cooker and water heater. Energy Conversion and Management. 2010;51(8):1605-9.
  • Habeebullah MB, Khalifa AM, Olwi I. The oven receiver: an approach toward the revival of concentrating solar cookers. Solar Energy. 1995;54(4):227-37.
  • Abou-Ziyan HZ. Experimental investigation of tracking paraboloid and box solar cookers under Egyptian environment. Applied Thermal Engineering. 1998;18(12):1375-94.
  • Kalbande SR, Kothari S, Nadre RG, Mathur AN. Design theory and performance analysis of paraboloidal solar cooker. Applied Solar Energy. 2008;44:103-12.
  • Yazdanpanahi J, Sarhaddi F, Adeli MM. Experimental investigation of exergy efficiency of a solar photovoltaic thermal (PVT) water collector based on exergy losses. Solar Energy. 2015;118:197-208.
  • Hosseinzadeh M, Sadeghirad R, Zamani H, Kianifar A, Mirzababaee SM. The performance improvement of an indirect solar cooker using multi-walled carbon nanotube-oil nanofluid: An experimental study with thermodynamic analysis. Renewable Energy. 2021;165:14-24.
  • Chow TT, Pei G, Fong KF, Lin Z, Chan ALS, Ji J. Energy and exergy analysis of photovoltaic–thermal collector with and without glass cover. Applied 2009;86(3):310-6.
  • Kumar N, Vishwanath G, Gupta A. An exergy based unified test protocol for solar cookers of different geometries. Renewable Energy. 2012;44:457-62.
  • González-Avilés M, Urrieta OR, Ruiz I, Cerutti OM. Design, manufacturing, thermal characterization of a solar cooker with compound parabolic concentrator and assessment of an integrated stove use monitoring mechanism. Energy for Sustainable Development. 2018;45:135-41.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار