flat plate solar collector
در نشریات گروه مکانیک-
Many researchers have experimentally and theoretically studied fresh water productivity in solar stills. In this regard, water preheating can play a noticeable role in enhancing the productivity of solar stills. In the present study, in order to study the effect of water preheating at the inlet of desalination system, a cascade solar still is built and integrated with two different solar collector in separated modes; an evacuated solar collector and a conventional flat plate solar collector. The mentioned solar still includes an external condenser, fin, and internal and external reflectors. It is worth noting that the embedded fins in the water passage are applied to induce hot spots and increase the evaporation rate and fresh water. The experiments were performed in August 2015 and summer 2017. The results showed that the combined desalination system with conventional flat plate collector and evacuated tube collector enhace productivity %60 and %13, respectively. In addition, efficiency of solar still in combination with conventional flat plate collector and evacuated tube collector was %81.8 and %59.1, respectively. The price of produced fresh water of solar still with conventional collector obtained 0.035 $/lit and for solar still with evacuated tube collector was 0.045 $/lit.
Keywords: Solar Still, Flat Plate Solar Collector, Evacuated Tube Solar Collector, Combined System -
در این پژوهش، به منظور بررسی اثر جریان ثانویه بر بازده کلکتور صفحه تخت، یک کلکتور دایروی با لوله های مارپیچ و یک کلکتور معمولی مستطیلی با هم و با شرایط یکسان ساخته شده و همزمان مورد ارزیابی و آزمایش قرار گرفته اند. ارزیابی بر اساس استاندارد ASHRAE و در جنوب ایران بوده است. آزمایشات بر اساس شرایط مختلف محیطی با استفاده از دوسیال عامل آب معمولی و نانوسیال اکسید روی/آب انجام شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که با تغییر در شرایط محیطی و همزمان با افزایش تابش و همچنین با افزایش دبی بازده هردو کلکتور مستطیل و دایروی افزایش می یابد ولی عملکرد کلکتور دایروی بهتر که دلیل اصلی آن تاثیر جریان ثانویه در افزایش انتقال حرارت از جدار لوله ها به سیال عامل است. علاوه بر این در هنگام استفاده از نانوسیال به جای آب به عنوان سیال عامل، اگرچه بازده هردو کلکتور افزایش می یابد که امری بدیهی و اثبات شده است ولی تاثیرجریان ثانویه بر انتقال حرارت در استفاده از نانوسیال کاملا چشمگیر بوده که به دلیل حرکات ذرات نانوسیال در سوسپانسیون این تاثیر مضاعف می شود. همچنین حداکثر بازده ثبت شده مربوط به کلکتور دایره ای با استفاده از نانوسیال و به میزان 6/77% بوده است.کلید واژگان: کلکتور صفحه تخت خورشیدی، لوله های مارپیچ، جریان ثانویه، نانوسیال، بازدهIn this study in order to study the effect of secondary flow on the efficiency of solar collectors, a circular collector with helical tube and a regular collector is constructed and tested at the same time. The assessment was based on the ASHRAE standard and in southern Iran. Experiments were carried out based on different environmental conditions using normal water agent and zinc oxide/ water nanofluid. The results of this study show that with variation in ambient conditions as well as increasing the efficiency and increasing the efficiency of the efficiency of both the circular and rectangle flat plate solar collector performance, the main reason is the secondary flow effect on the enhancement of heat transfer from the tubes to the operating fluid. Also, while using nanofluid instead of water as a factor fluid, although the efficiency of both solar collector is increased, the secondary effect on heat transfer in the use of nanofluid is significantly enhanced due to the motion of particles particles in suspension. In addition, the maximum number of registered solar collector efficiency by using nanofluid was about 77.6% in circular collector.Keywords: Flat Plate Solar Collector, Secondary flow, Helical tubes, Nanofluid, Efficiency
-
در این مقاله جمع کننده خورشیدی صفحه تخت مدل سازی و مدل به دست آمده اعتبار سنجی شده است. سپس به آنالیز حساسیت برای سه دبی جرمی مختلف آب 1/0، 2/0 و 3/0 پرداخته شده و تاثیر تغییر ساختار لوله ها، مشخصات هندسی جمع کننده، ساختار جمع کننده و ضریب گسیل صفحه جاذب و ضریب گسیل پوشش شیشه ای بر روی بازده ترمودینامیکی بررسی شده است. نتایج آنالیز حساسیت نشان دادند که مقدار بهینه ای برای برخی از پارامترهای جمع کننده از جمله طول و عرض جمع کننده وجود دارد. به منظور بیشینه سازی بازده جمع کننده، شش پارامتر طراحی شامل تعداد لوله ها، قطر لوله ها، طول جمع کننده، عرض جمع کننده، ضخامت عایق جانبی و ضخامت عایق تحتانی و همچنین سه قید برای آهنگ انتقال گرمای منتقل شده به سیال به وسیله جمع کننده، نسبت ابعادی و اختلاف دمای سیال ورودی و خروجی جمع کننده به کار گرفته شده است. همچنین از الگوریتم ژنتیک با پارامترهای حقیقی به منظور به دست آوردن بازده بهینه جمع کننده استفاده شده است و نتایج طراحی بهینه به همراه پارامترهای متناظر با آن ارائه شده است. نتایج بهینه سازی نشان می دهند که بهترین بازده ممکن در این مورد 7362/0 می باشد. سپس فرآیند بهینه سازی برای چهار دبی جرمی مختلف 1/0، 075/0، 050/0 و 025/0 صورت گرفته است.کلید واژگان: جمع کننده خورشیدی صفحه تخت، بازده گرمایی، آنالیز حساسیت، الگوریتم ژنتیک با پارامترهای حقیقیIn this paper, flat plate solar collector is modeled and verified. Then, the sensitivity analysis for three different water mass flow rate including 0.1, 0.2 and 0.3 /s are performed and the effect of tubes size, geometrical characteristics of collector, collector structure and absorber plate emissivity and cover emissivity on the thermal efficiency are investigated. The results of sensitivity analysis revealed that by increasing the water mass flow rate the collector efficiency increases. Then optimization is performed by considering collector efficiency as objective function and by selection of seven design parameters including number of tubes, tubes diameter, collector length, collector width, edge insulation thickness and bottom insulation thickness and three constraints including the rate of heat transferred to the fluid by the collector, aspect ratio and fluid temperature difference in the inlet and outlet of the collector. To obtain the optimum value of collector efficiency, Real Parameter Genetic Algorithm (RPGA) is used and the results of optimum design parameters and objective function are presented. Optimizing results show that best possible efficiency is 0.7362. Finally, optimization process is done for three different mass flow rates and results are reported.Keywords: Flat plate solar collector, Thermal efficiency, Sensitivity analysis, Real Parameter Genetic algorithm
-
Nowadays, considering the limitations of fossil fuels, using optimization methods such as nanofluids for increasing the efficiency of solar water heaters has received a significant attention. In this study, the effects of nanofluid iron oxide with a mixture of 50% water volume and propylene glycol base fluid, as the working fluid in the solar flat plate collectors, were experimentally investigated. Nanofluid iron oxide nanoparticles at three different mass concentrations and in three volumetric flow rate have been experimented. All tests were done on cloudless, clear days in summer, and in Hav ā khurshid Research Institute at Ferdowsi University of Mashhad. Results indicate the proper potential of nanofluid iron oxide (magnetite) in enhancing the thermal efficiency of solar flat plate collector, as the most important component of solar water heaters, as the maximum efficiency increase of 12% was noticed.Keywords: Flat- plate solar collector, Fe-3 O-4 nanofluids, Thermal efficiency
-
Using nanofluids is one of the new methods to improve the thermal performance of solar collector, that is the most important component of solar water heaters. Exergy optimization or increase Exergy efficiency are the most important issues in thermodynamic systems. In this research, the effects of iron oxide nanofluids, with a base fluid consist of mixture of 50% water and propylene glycol as an agent fluid, in solar flat plate collectors was studied experimentally. Iron oxide nanofluid concentration was varied up to 0.3%, and discharge rate was also changed at three levels. All tests were performed on summer clear days and without cloud in Havakhorshid institute in Ferdowsi university of Mashhad. Results indicate iron oxide nanofluids has good potential to improve Exergy efficiency of solar flat plate collectors, as an increase of 1.2 % was noticed.Keywords: Flat- plate solar collector, Fe3O4 nanofluids, Exergy efficiency
-
Solar collectors compared to standard heating systems can provide significant savings in energy consumption. This paper concerns with analyzing the coupled radiative and natural convective heat transfer in solar flat-plate collectors, when the collector cavity is considered as a radiative participating media. First, an appropriate model for analysis of the thermal behavior of the collector is validated using reliable results in the literature. The discrete ordinates method is used for the radiative analysis and thermal analysis of a flat-plat solar collector, with real specifications and by considering water channel under the absorber, in summer solar conditions and for a wide range of air absorption coefficients are performed. According to the results, by increasing the absorption coefficient of the air, the temperature of absorber plate is decreased while the temperature of the air is increased. The effect of the absorption coefficient on the air temperature is higher than the temperature of the absorber plate. Also, by decrease in the absorber temperature, the outlet water temperature, that is approximately equal to the temperature of the absorber plate, is decreased.Keywords: Flat plate solar collector, Radiative heat transfer, Natural convection heat transfer, Absorption coefficient
-
This work compares heat loss characteristics across a riser pipe of a flat plate solar collector filled water based nanofluid of double nanoparticles (alumina and copper) with single nanoparticle (alumina). Also this study compares heat transfer phenomena among four nanofluids namely water-copper oxide, water-alumina, water-copper and water-silver nanofluids. Comparisons are obtained by numerically solving assisted convective heat transfer problem of a cross section of flat plate solar collector. Governing partial differential equations are solved using the finite element simulation with Galerkin’s weighted residual technique. The average Nusselt number (Nu) at the top hot wall, average temperature (θav), mean velocity (Vav), percentage of collector efficiency (η), mid-height dimensional temperature (T) for both nanofluid and base fluid through the collector pipe are presented graphically. The results show that the better performance of heat loss through the riser pipe of the flat plate solar collector is found by using the double nanoparticles (alumina and copper) than single nanoparticle (only alumina). When comparing the four nanofluids considering the same solid volume fraction ( = 5%), this study claims that the average Nusselt number for water-Ag nanofluid is higher than others.Keywords: Forced convection, Flat plate solar collector, Finite element simulation, Nanofluids, Nanoparticles, Solid volume fraction
-
بررسی تجربی استفاده از لوله های حرارتی نوسانی در مقیاس بزرگ بر عملکرد حرارتی آبگرمکن خورشیدی صفحه تخت
در این تحقیق، بررسی عملکرد آبگرمکن خورشیدی صفحه تخت با لوله حرارتی نوسانی حلقه بسته در شرایط اقلیمی تهران- ایران به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم مورد نظر از سه قسمت اصلی کلکتور تخت، لوله حرارتی نوسانی و مخزن تشکیل شده که قسمت اواپراتور لوله حرارتی نوسانی در کلکتور و قسمت کندانسور آن جهت گرمایش آب در مخزن قرار داده شده است. جهت بررسی اثر طول اواپراتور و راندمان سیستم، سه آبگرمکن با لوله حرارتی نوسانی ساخته شده که همگی به جزء در طول ناحیه اواپراتور با هم مشابه می باشند. در آزمایش های انجام گرفته علاوه بر اثر طول اواپراتور، نسبت پرشدگی، زاویه شیب و دبی نیز برای هر کدام از آبگرمکن ها به طور همزمان بررسی شده است. نتایج نشان می دهد علیرغم اثر منفی زیاد بودن طول اواپراتور در کاربردهای معمولی، در آبگرمکن های خورشیدی با افزایش طول اواپراتور لوله حرارتی، دمای آب خروجی افزایش می یابد و تغییر موثری در عملکرد آن بوجود نمی آید. همچنین با بررسی نسبت شارژ در هر سه سیستم مشخص شد که مستقل از طول اواپراتور، درنسبت شارژ %30 هر سه سیستم بهترین عملکرد را دارند. با توجه به وابستگی همزمان عملکرد لوله حرارتی نوسانی و مقدار تابش خورشید دریافت شده به زاویه، با تغییر زاویه قرارگیری کلکتور نسبت به افق از 0 تا 60 درجه، مقدار زاویه بهینه برای کلکتورهای خورشیدی با لوله حرارتی نوسانی نیز بدست آمد.
کلید واژگان: کلکتور خورشیدی صفحه تخت، لوله حرارتی نوسانی، نسبت پرشدگی، راندمانExperimental Investigation of the Effect of Using Large Scale Pulsating Heat Pipe on the Performance of a Flat Plate Solar CollectorIn this work، the performance of a flat plate solar collector operating in conjunction with a closed-loop pulsating heat pipe (CLPHP) is experimentally investigated. All the experiments are carried out at the Yazd، Iran. The experimental setup consists of a flat plate solar collector، pulsating heat pipe and a tank. The evaporator of the pulsating heat pipe is located inside the flat plate collector. In order to investigate the effect of the evaporator length on the efficiency of the system، three collectors are manufactured، which are different in the lengths of their evaporating section. Moreover، the effects of filling ratio of the pulsating heat pipe، inclination angle and flow rate are investigated for each collector separately. Although the increment in length of the evaporator negatively affects the convectional heat transfer، results do not show remarkable deterioration in the performance of flat plate solar collector. The optimum value for filling ratio of the pulsating heat pipe in all of three devices is measured as 30%، regardless of evaporator length. Finally، varying the inclination angle demonstrated that at angles between 0° and 20° degrees، the heat pipes exhibit unfavorable performance، while for angles between 30° and 50° degrees، the performances are favorable and almost similar. At the angle of 60 degrees، the performance is reduced due to excessive decrease in solar radiation.
Keywords: Flat Plate Solar Collector, Pulsating Heat Pipe, Filling Ratio, Efficiency
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.