بررسی عددی عملکرد حرارتی و هیدرولیکی گرمکن های خورشیدی هوا با زبری های V- شکل روی سطح جاذب انرژی

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی اصفهان، کدپستی 8415683111، اصفهان، ایران

چکیده

از آنجایی که بازدهی حرارتی گرمکن‌های خورشیدی هوا پایین می‌باشد، تحقیقات بسیاری در جهت بالا بردن ضریب انتقال حرارت در آن‌ها انجام گرفته است. یکی از راهکارهای افزایش بازدهی، زبر کردن صفحه‌ی در معرض شار خورشیدی از داخل که در تماس با جریان هوا است (سطح گرم) می‌باشد. در این کار سعی گردیده تا مقادیر عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در کانال مستطیلی ‌شکل گرمکن و نحوة تغییرات این پارامترها با توجه به هندسه زبری‌ها و پارامترهای عملیاتی به کمک روش حل عددی بررسی شده و با نتایج حاصل از آزمایش‌های تجربی مقایسه گردد. با بررسی دو کانال با زبری‌های v-شکل دارای شکاف با عرض نسبی (g/e) برابر با 5/0 و 0/1 می‌توان دریافت که عملکرد حرارتی در کانال با g/e برابر با 0/1 بهتر از g/e برابر با 5/0 می‌باشد. از طرفی با به کارگیری زبری‌ها روی سطح گرم، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک به ترتیب 16/6 و 71/6 برابر آن‌ها در یک کانال بدون زبری گردیده است. در ادامه با تغییر سطح مقطع تیغه‌ها از دایره به مثلثی شکل یک افزایش در عدد ناسلت و ضریب اصطکاک حاصل گردید به طوری که مقادیر آن‌ها در مقایسه با یک کانال بدون زبری به ترتیب 9/6 و 1/8 برابر ثبت گردید.   

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of heat transfer and fluid flow characteristics of solar air heaters with multi V-shaped roughness on the energy absorber plate

نویسندگان [English]

  • Mahdi Sattari Najafabadi
  • Masoud Haghshenasfard
Department of Chemical Engineering, Isfahan University of Technology, 84156-83111, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Since energy efficiency of solar air heaters is low, a large number of researches have been carried out in order to increase the heat transfer coefficients. One of the methods is roughening the side of the solarized plate which is in contact with air flow inside the duct. In the present work, Nusselt number and friction factor in rectangular duct of a solar air heater and effects of roughness geometry and operational conditions on two mentioned parameters have been studied numerically. The numerical predictions have been compared to the experimental data. By considering results of the two ducts with V-shaped roughness and relative gap width (g/e) of 0.5 and 1.0 it can be realized that heat performance of the duct with g/e equal to 1.0 is better. Besides, by creating roughness on surface of heated plate, Nusselt number and friction factor became 6.16 and 6.71 times greater than smooth duct. In the following, changing shape of roughness section from circular to triangular would lead to an increment in Nusselt number and friction factor as they were recorded 6.9 and 8.1 times greater than a smooth duct.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computational fluid dynamics
  • Solar air heater
  • V-shaped roughness
  • Nusselt number
  • friction factor