بررسی تجربی عملکرد حرارتی کلکتور صفحه تخت خورشیدی با جاذب زائده دار کروی

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 دانشجوی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2 دانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
3 عضو هیات علمی، بخش فنی مهندسی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،
چکیده
در این پژوهش، عملکرد حرارتی یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت مجهز به جاذب زائده‌دار به‌صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. جاذب مورد استفاده شامل 92 زائده کروی با قطر 20 میلی‌متر بود که موجب افزایش سطح توسعه‌یافته جاذب نسبت به صفحه تخت مرجع شد. آزمایش‌ها در شرایط شبه‌پایدار و در بازه زمانی صبح تا ظهر انجام شد و پارامترهایی نظیر شدت تابش خورشیدی، دمای محیط، دمای ورودی و خروجی سیال، دبی جریان و بازده حرارتی کلکتور اندازه‌گیری و تحلیل گردید. نتایج نشان داد که با افزایش شدت تابش خورشیدی از حدود 480 به 900 وات بر مترمربع، دمای خروجی سیال و اختلاف دمای بین ورودی و خروجی افزایش یافته و بازده حرارتی کلکتور از حدود 56.5 درصد به بیش از 62 درصد رسیده است. همچنین افزایش دبی جریان از 0.5 به 2 لیتر بر دقیقه موجب بهبود بازده حرارتی شد که این رفتار به افزایش نرخ انتقال انرژی به سیال و بهبود شرایط انتقال حرارت نسبت داده می‌شود. علاوه بر این، کاهش سرعت باد در طول آزمایش سبب کاهش تلفات حرارتی و فراهم شدن شرایط مناسب‌تر برای عملکرد کلکتور گردید. تحلیل نتایج نشان داد که بهبود عملکرد کلکتور عمدتاً ناشی از اصلاح هندسه جاذب و افزایش سطح تبادل حرارتی بین جاذب و سیال عامل است. وجود زائده‌های کروی موجب انتقال مؤثرتر انرژی جذب‌شده به سیال شده و در نتیجه افزایش دمای خروجی و بازده حرارتی کلکتور را به همراه داشته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Investigation of the Thermal Performance of a Flat Plate Solar Collector with a Spherical Protrusions Enhanced Absorber

نویسندگان English

mohamad azarghon 1
Mojtaba Moravej 2
tabrizi nadereh 3
1 Department of Mechanical Engineering, Payame Noor University, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Payame Noor University, Tehran, Iran
3 Agricultural Engineering Research Department, West Azerbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Urmia, Iran
چکیده English

In this study, the thermal performance of a flat-plate solar collector equipped with a protruded absorber surface was experimentally investigated. The absorber consisted of 92 spherical protrusions with a diameter of 20 mm, resulting in an increased developed surface area compared with a conventional flat absorber. Experiments were conducted under quasi-steady-state conditions during the morning-to-noon period, and key parameters including solar irradiance, ambient temperature, inlet and outlet fluid temperatures, flow rate, and collector thermal efficiency were measured and analyzed. The results showed that increasing solar irradiance from approximately 480 to 900 W m⁻² led to a noticeable rise in the outlet fluid temperature and the temperature difference across the collector, while the thermal efficiency increased from about 56.5% to more than 62%. In addition, increasing the flow rate from 0.5 to 2 L min⁻¹ improved the collector efficiency, which can be attributed to the enhanced rate of energy transfer to the working fluid and improved heat-transfer conditions. Furthermore, the reduction in wind speed during the experimental period contributed to lower thermal losses and more favorable operating conditions for the collector. The analysis revealed that the observed improvement in collector performance was primarily associated with the modified absorber geometry and the increased heat-transfer surface area between the absorber and the working fluid. The presence of spherical protrusions facilitated more effective transfer of the absorbed thermal energy to the fluid, resulting in higher outlet temperatures and improved thermal efficiency.

کلیدواژه‌ها English

: Flat plate solar collector
finned absorber
spherical protrusions
extended surface area
solar collector optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 05 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 31 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 04 مرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 04 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 04 مرداد 1405