بررسي عددي تأثير استفاده از مواد تركيبي نانوسيال و ماده تغيير فاز دهنده در كلكتورهاي صفحه تخت خورشيدي

كارشناسي ارشد

چكيده كلكتورهاي خورشيدي صفحه تخت، رايج¬ترين فناوري تبديل انرژي خورشيدي، در مقياس خانگي هستند. در اين تحقيق، تاثير استفاده از آب، نانوسيال آب-اكسيد آلومينيم و مخلوط دوغابي ماده تغيير فاز دهنده(تركيب آب و ماده تغيير فاز دهنده ميكروكپسوله)، به عنوان سيال كاري، بر روي بازدهي و اختلاف دماي سيال ورودي و خروجي يك كلكتور خورشيدي صفحه تخت، مورد مطالعه عددي قرار مي¬گيرد. معادلات حاكم با استفاده از نرم¬افزار انسيس فلوئنت 2/16 گسسته سازي و حل مي¬شود. ابتدا نتايج حاصل از شبيه سازي سه بعدي با استفاده از آب، به عنوان سيال كاري، با يك كار آزمايشگاهي انجام شده روي همين كلكتور، اعتبار سنجي مي¬شود. در مرحله بعد، نانوسيال با دو نسبت حجمي 2% و 4% مورد مطالعه قرار مي¬گيرد. نتايج نشان مي¬دهد كه در كل، افزودن ذرات نانو در مقايسه با آب، باعث افزايش بازدهي كلكتور مي¬شود. همچنين نتايج حاكي از آن است كه، با افزايش غلظت نانوسيال اختلاف دماي سيال ورودي و خروجي افزايش پيدا مي¬كند به نحوي كه، نانوسيال 4% اختلاف دماي بالاتري را از خود نشان مي¬دهد و اين مقدار در بهترين حالت درمقايسه با آب C˚653/8 افزايش پيدا مي¬كند. همچنين نتايج نشان مي¬دهد كه براي بازدهي كلكتور غلظت بهينه وجود دارد به نحوي كه نانوسيال 2% با وجود اختلاف دماي ورود و خروج كمتر، بازدهي بالاتري دارد و اين مقدار در بهترين حالت در مقايسه با آب 5/4% افزايش نسبي پيدا مي¬كند. در گام بعدي مخلوط دوغابي ماده تغيير فاز دهنده با نسبت حجمي 5%، مورد مقايسه با نانوسيال 2% به عنوان پربازده ترين غلظت نانوسيال از بين دوغلظت مورد بررسي در اين پژوهش قرار مي¬گيرد. نتايج بيان مي¬كند كه مخلوط دوغابي ماده تغيير فاز دهنده 5%، داراي بازدهي تقريباً برابري با نانوسيال 2% است و علاوه بر آن مي¬تواند براي ساعات عدم حضور خورشيد، انرژي حرارتي را ذخيره كند. اين در حالي است كه نانوسيال 2% داراي اختلاف دماي بالاتري نسبت به مخلوط دوغابي است. در نهايت سيال تركيبي از نانوسيال 2% و مخلوط دوغابي ماده تغيير فاز دهنده 5% مطرح مي¬شود كه، نسبت به نانوسيال 2%، منفعت ذخيره سازي انرژي و نسبت به مخلوط دوغابي، منفعت ايجاد اختلاف دماي بالاتر را دارد. واژه‌هاي كليدي: كلكتور خورشيدي، نانوسيال، ماده تغيير فازدهنده ميكروكپسوله، مخلوط دوغابي ماده تغيير فازدهنده، خواص ترموفيزيكي

192595

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مهدي مقيمي

تبديل انرژي

دكتر غلامرضا شهرياري مقدم