طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه شبیه‏ ساز جمع‏ کننده‏ تخت خورشیدی با استفاده از ضریب ترموهیدرولیکی

ماشین های کشاورزی

مقاله 2، دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 13، 1396، صفحه 13-25   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v7i1.47395

نویسندگان

حامد رحمتی آیدنلو؛ علی محمد نیکبخت^*

گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده‏ کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

استفاده از ناهمواری در سطح زیرین صفحه‌ی جاذب حرارت خورشید از جمله شیوه‏ های افزایش بازده ترموهیدرولیکی جمع کننده‏ های تخت خورشیدی می‏ باشد. سامانه‌ای با عنوان سامانه ‏ی شبیه ‏ساز جمع‏ کننده‏ ی صفحه ‏تخت خورشیدی، با مهیا ساختن شرایط تابشی خورشید، امکان بررسی و آزمایش هر نوع جمع‏ کننده‏ ی صفحه تخت خوشیدی را جهت به‏ دست آوردن مقدار عدد ناسلت، ضریب اصطکاک و در نهایت ضریب ترموهیدرولیکی ممکن ساخته است. در این آزمایش، سامانه‏ ی شبیه‏ سازی جمع‏ کننده‏ های تخت خورشیدی برحسب توان مورد نیاز مکنده‏ ی گریز از مرکز، المنت‏های حرارتی و تجهیزات مورد نیاز جهت اندازه‏ گیری پارامترهای مورد نظر، طراحی و ساخته شد. ناهمواری مورب منقطع بر اساس تحقیقات پیشین، به‌عنوان ناهمواری بهینه، انتخاب و در مجرایی متشکل از سه سطح صاف که کناره ‏های صفحه ‏ی جاذب حرارت صاف و ناهمواری‏ دار را تشکیل داده بودند، مورد آزمایش قرار گرفت. ضریب تبیین برای مقایسه‏ ی عدد ناسلت حاصل از آزمایش صفحه‏ ی جاذب حرارت صاف و رابطه‏ ی تجربی دیتوس- بولتر برابر با 69/0 و برای مقایسه‏ ی ضریب اصطکاک حاصل از آزمایش و رابطه‏ ی بلاسیوس برابر با 68/0 به ‏دست آمد. تغییرات ضریب ترموهیدرولیکی، برای ناهمواری مورد نظر نسبت به تغییرات عدد رینولدز بررسی گردیده و با تحقیقات پیشین مورد مقایسه قرار گرفت. افزایش ضریب اصطکاک نسبت به افزایش عدد استنتون ارجحیت داشته و در نتیجه ضریب ترموهیدرولیکی به ‏دست آمده برای ناهمواری آزمایش شده در مجرای مورد نظر، با افزایش عدد رینولدز روند کاهشی داشت. بالاترین مقدار ضریب ترموهیدرولیکی برای عدد رینولدز 3149، برابر با 08/1 حاصل گردید.

کلیدواژه‌ها

ضریب اصطکاک؛ ضریب ترموهیدرولیکی؛ عدد ناسلت؛ ناهمواری

مراجع

1. Aharwal, K. R., B. K. Gandhi, and J. S. Saini. 2008. Experimental investigation on heat-transfer enhancement due to a gap in an inclined continuous rib arrangement in a rectangular duct of solar air heater. Renewable Energy 33: 585-596.

2. Aharwal, K. R., B. K. Gandhi, and J. S. Saini. 2009. Heat transfer and friction characteristics of solar air heater ducts having integral inclined discrete ribs on absorber plate. International Journal of Heat and Mass Transfer 52: 5970-5977.

3. ASHRAE Standard 93-1977. Methods of Testing to Determine the Thermal Performance of Solar Collectors (ANSI approved).

4. ASHRAE Standard 93-2010. Methods of Testing to Determine the Thermal Performance of Solar Collectors (ANSI approved). Pages 42.

5. Brooker, B., D. Bakker-Arkema, F. W. Hall, and W. Carl. 1992. Airflow for Drying. Pages 125-185. Drying and Storage Of Grains and Oilseeds, Springer US.

6. Han, J. C. 1984. Heat Transfer and Friction in Channels With Two Opposite Rib-Roughened Walls. Journal of Heat Transfer 106: 774-781.

7. Hans, V. S., R. P. Saini, and J. S. Saini. 2009. Performance of artificially roughened solar air heaters-A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13: 1854-1869.

8. Jaurker, A., J. Saini, and B. Gandhi. 2006. Heat transfer and friction characteristics of rectangular solar air heater duct using rib-grooved artificial roughness. Solar Energy 80: 895-907.

9. Rahnama, M., M. khoshtaghaza, K. A. Sani, and B. Ghobadian. 2010. Design, Construction and Evaluation of Solar Dryer with Desiccant Wheel for Preservation of Quality Properties of Estameran Date Palm. Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran. (In Farsi).

10. Saini, R. P., and J. Verma. 2008a. Heat transfer and friction factor correlations for a duct having dimple-shape artificial roughness for solar air heaters. Energy 33: 1277-1287.

11. Saini, S. K., and R. P. Saini. 2008b. Development of correlations for Nusselt number and friction factor for solar air heater with roughened duct having arc-shaped wire as artificial roughness. Solar Energy 82: 1118-1130.

12. Sethi, M., R. Varun, and N. S. Thakur. 2012. Correlations for solar air heater duct with dimpled shape roughness elements on absorber plate. Solar Energy 86: 2852-2861.

13. Varun, R., P. Saini, and S. K. Singal. 2007. A review on roughness geometry used in solar air heaters. Solar Energy 81: 1340-1350.