بررسی عددی اثر استفاده از نانوسیال به عنوان سیال واسط بر عملکرد گرمایشی سیستم گردآور خورشیدی سهموی مرکب براساس قطر بهینه لوله داخلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

گردآور یکی از روش‌های دستیابی به انرژی گرمایی پاک و از مهم‌ترین و کاراترین آن گردآورهای سهموی مرکب هستند. این مقاله سعی بر سنجش میزان انتقال گرما در یک گردآور سهموی مرکب حاوی دو لوله آب و یک نانو سیال آب پایه دارد. در این تحقیق از یک مدل سه بعدی با استفاده از نرم افزار Fluent (حجم محدود) برای شبیه سازی و حل معادلات حاکم (پیوستگی، ممنتوم و انرژی) در یک گردآور به طول 500 و قطر 55 میلیمتر استفاده شده است. بر اساس نتایج عددی، برای یک گردآور با قطر 55 میلیمتر استفاده از لوله های آب 6 میلیمتری بیشترین انتقال گرما به میزان C 1/947 و برای کسر حجمی 8% اکسید آلومینیوم بدست خواهد آمد. در تمام کسرهای حجمی نانو سیال (0، 2، 4، 6، 8 و 10 درصد) برای لوله با قطر 6 میلیمتر نتایج حاکی از این است که گردابه های تشکیل شده حول لوله آب سرد بزرگتر از گردابه های حول لوله آب گرم هستند و این موضوع به دلیل گرادیان دمای بالای موجود بین دیواره ها و لوله آب سرد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Maxwell J. C., A Treatise on Electricity and Magnetism Dover Publications, Clarendon press, Vol. 1, 1954.
[2] Kumar T., Pradyumna G. and Jahar S., Investigation of Thermal Conductivity and Viscosity of Nanofluids. Journal of Environmental Research. Vol. 7, No. 2, pp. 768–777, 2012.
[3] Choi S. U. S. and Eastman J. A., Enhancing Thermal Conductivity of Fluids with Nanoparticles. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Vol. 66, pp. 99–105, 1995.
[4]  Duangthongsuk W. and Wongwises S., Enhancement and Pressure Drop Characteristics of TiO 2 – Water Nanofluid in a Double-Tube Counter Flow Heat Exchanger. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 52, No. 7, pp. 2059–2067, 2009.
[5] Kannadasan N., Ramanathan K., and  Suresh S., Comparison of Heat Transfer and Pressure Drop in Horizontal and Vertical Helically Coiled Heat Exchanger with CuO/Water Based Nano Fluids. Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 42, pp. 64–70, 2012.
[6]  Huminic G. and Huminic A.,  Heat Transfer Characteristics in Double Tube Helical Heat Exchangers Using Nanofluids. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 54, No. 19–20, pp. 4280–4287, 2011.
[7] Palm S. J., Roy G., and Nguyen C. T., Heat Transfer Enhancement with The Use of Nanofluids in Radial Flow Cooling Systems with The Use of Nanofluids. Applied Thermal Engineering, Vol. 35, No. 17, pp. 497–511, 2006.
[8] Heris S. Z., Esfahany M. N. and Etemad S. G., Experimental Investigation of Convective Heat Transfer of Al2O3/Water Nanofluid in Circular Tube. International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 28, No. 5, pp. 203–210, 2007.
[9]  Afshar H., Shams M., Nainian S. M. M. and Ahmadi G., Two-Phase Study of Fluid Flow and Heat Transfer in Gas-Solid Flows (nanofluids). Applied Mechanics and Materials, Vol. 110, pp. 3878–3882, 2012.
[10] Moghadam A. J., Farzane-Gord M., Sajadi M. and Hoseyn-Zadeh M., Effects of CuO/Water Nanofluid on the Efficiency of A Flat-Plate Solar Collector. Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 58, pp. 9–14, 2014.
[11] Yousefi T., Veysi F., Shojaeizadeh E. and Zinadini S., An Experimental Investigation on The Effect of Al2O3-H2O Nanofluid on The Efficiency of Flat-Plate Solar Collectors. Renewable Energy, Vol. 39, No. 1, pp. 293–298, 2012.
[12] Mahian O., Kianifar A., Zeinali Heris S. and Wongwises S., First and Second Laws Analysis of A Minichannel-Based Solar Collector Using Boehmite Alumina Nanofluids: Effects of Nanoparticle Shape and Tube Materials. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 78, pp. 1166–1176,.2014.
[13] Lazarus G., Roy S., Kunhappan D., Cephas E. and Wongwises S., Heat Transfer Performance of Silver/Water Nanofluid in A Solar Flat-Plate Collector. Journal of Thermal Engineering, Vol. 1, No. 2, pp. 104–112, 2015.
[14] He Q., Zeng S. and Wang S., Experimental Investigation on The Efficiency of Flat-Plate Solar Collectors with Nanofluids. Applied Thermal Engineering, Vol. 88, pp. 165–171, 2014.
[15] Muraleedharan M., Singh H., Suresh S. and Udayakumar M., Directly Absorbing Therminol-Al2O3 Nano Heat Transfer Fluid for Linear Solar Concentrating Collectors. Solar Energy, Vol. 137, pp. 134–142, 2016.
[16] Zheng W., Yang L., Zhang H., You S. and Zhu C., Numerical and Experimental Investigation on A New Type of Compound Parabolic Concentrator Solar Collector. Energy Conversion and Management, Vol. 129, pp. 11–22, 2016.
[17] Bellos E., Korres D., Tzivanidis C. and Antonopoulos K. A. Design, Simulation and Optimization of A Compound Parabolic Collector. Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 16, pp. 53–63, 2016.
[18] Angstrom A., Report to The International Commission for Research on Actinometric Investigations of Solar and Atmospheric Radiation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Vol. 50, No. 210, pp. 121–126, 1924.
[19] Prescott J. A., Evaporation from A Water Surface in Relation to Solar Radiation. Trans R Soc Sci Aus, Vol. 64, No. 1, pp. 114–125, 1940.
[20] Duffie J. A. and. Beckman W. A., Solar Engineering of Thermal Processes Solar Engineering, 2013.
[21] Cooper P. I., The Absorption of Radiation in Solar Stills. Solar Energy, Vol. 12, No. 3, pp. 333–346, 1969.
[22] Jadhav Atul S., Gudekar A. S., Patil R. G., Kale D. M., Panse S. V. and Joshi J. B., Performance Analysis of A Novel and Cost Effective CPC System. Energy Conversion and Management Vol. 66, pp. 56-65, 2013.