الأداء الحراري لسخان الهواء الشمسي باستخدام الأنابيب المفرغة على التوالي
Thermal Performance of Solar Air Heater Using Evacuated Tubes in Series
- الباحث
- زينب عدنان رشيد
- المشرف
- جلال محمد جليل - رشا فهيم ناظم
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Solar air heater;Evacuated tubes;Series connection;Thermal performance
الملخص
من بين جميع الموارد الطبيعية، تعد الطاقة الشمسية هي الأكثر أهمية، وهناك العديد من الاستخدامات السكنية والتجارية لسخانات الهواء الشمسية (5.6115)، Les في ذلك الطهي بالطاقة الشمسية، وتدفئة الأماكن، وتجفيف الطعام. لا يزال مجال مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأنابيب المفرغة (ETSC) بحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين أدائه. يبحث هذا العمل تجريبيًا وعدديًا لتحسين أداء جهاز SAH من خلال ربط ثلاثة أنابيب مفرغة معًا وتحميلها بمواد تخزين. يتم استخدام أنبوب الألمنيوم المدخل بشكل مركزي داخل الأنبوب المفرغ لدخول الهواء. يتم ربط كل ممتص للأنبوب المفرغ بخزان أسطواني مقطوع رأسيًا مصنوع من الألومنيوم ومملوء بمادة تغيير الطور PCM) شمع البارافين) كمواد تخزين. يقدم جهاز (ETSC) المقترح تصميمًا جديدًا يبحث في النقل الحراري ويطيل وقت تشغيل النظام بشكل مناسب. تم تصنيعها واختبارها في الهواء الطلق في بغداد عند )°202333.3152 شمالآء 1 شرقاً) عددياًء وتمت محاكاة الجريان المضطرب بالحمل القسري ثلاثي الأبعاد باستخدام نموذج رياضي يعتمد على طريقة مخطط الحجم المحدود (SIMPLE) تم حل مسائل حفظ الكتلة والزخم والطاقة بالإضافة إلى معادلات النموذج المضطرب (ke) التي تميز تدفق السوائل في النظام وانتقال الحرارة. بالإضافة إلى AS معادلة الطاقة لمادة تغير الطور تعتمد على طريقة تحويل المحتوى الحراري. وكما يتبين من بيانات Ay pall انخفض الفرق في درجات الحرارة إلى 39.9 درجة مئوية في الأنبوب الثاني و11.7 درجة مئوية في الأنبوب الثالث؛ بعد أن وصل إلى الحد الأقصى في الأنبوب الأول عند 58.5 درجة مئوية. عند 0.01 كجم/ثانية من تدفق الكتلة، كان الفرق في درجة الحرارة الإجمالية للأنابيب الثلاثة 111.9 درجة مئوية. خلال النهار،ء مع زيادة الإشعاع الشمسي خلال النهار، ترتفع درجة حرارة المواد المخزنة بشكل مطرد. تم توسيع فترة التشغيل بمقدار 2 و2:40 و4 ساعات بعد غروب الشمس عند 0.01 و0.007 و0.008 معدلات تدفق جماعيء على التوالي. وتمت مقارنة النتائج العددية مع النتائج التجريبية وكان الاتفاق مقبولا وبأقصى خطأ 0.09%.
Abstract
Among all natural resources, solar energy is the most significant and there are several residential and commercial uses for solar air heaters (SAHs), including solar cooking, space heating, and food drying. The Evacuated Tube Solar Collectors (ETSC) field still needs more research to improve its performance. This work investigates experimentally and numerically to enhance the performance of the SAH device by stringing three evacuated tubes together and loading them with storage material. An inlet aluminum tube is used concentrically inside the evacuated tube to enter the air. Each absorber of the evacuated tube is attached to a vertically cut cylindrical tank made from aluminum and filled with a Phase Change Material (PCM, Paraffin wax) as storing material. The suggested (ETSC) device offers a new design that investigates heat transport and appropriately lengthens the system's running time. It was fabricated and tested outdoors in Baghdad with (202333.3152° N, 44.3661° E) numerically, 3-D forced convection turbulent flow was simulated using a mathematical model based on the finite volume scheme (SIMPLE) method. The mass, momentum, and energy conservation as well as (k-ɛ) turbulent model equations that characterize the system's fluid flow and heat transfer were solved. Additionally, the energy equation of phase change material al based on an enthalpy transformation method. As can be seen from the experiment data, the temperature difference dropped to 39.9 °C in the second tube and 11.7 °C in the third, after reaching its maximum in the first tube at 58.5 °C. At 0.01 kg/s of mass flow, the three tubes' total temperature differential was 111.9 °C. During the day, as solar radiation increases throw the day, the temperature of the storage materials steadily rises. The operating period was expanded by 2, 2:40, and 4 h after sunset at 0.01, 0.007, and 0.008 mass flow rates, respectively. The results of numerical results were compared with experimental results, the agreement was acceptable with maximum error 0.09%.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.