بررسی عملکرد انرژی و اگزرژی کلکتور خورشیدی سهموی خطی با تغییر سرعت باد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 استاد، مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

در این مطالعه اثر سرعت باد بر روی راندمان‌های انرژی و اگزرژی کلکتور خورشیدی سهموی خطی مدل LS-2 مورد مطالعه قرار گرفته است. سرعت جریان باد بر روی کلکتور و دریافت کننده در بازه‌ی صفر تا (m/s) 27 در نظر گرفته شده است. به منظور مطالعه عملکرد کلکتور از سه سیال عامل ترمینول وی پی 1، سیلترم 800 و دوترم A استفاده شده است. نتایج نشان داد که در دمای ورودی سیال (K) 650 و دبی حجمی (L/min) 50، اگر سرعت باد تا (m/s) 27 افزایش یابد، میزان کاهش راندمان ‌انرژی با استفاده از سیال‌های عامل ترمینول وی پی 1، سیلترم 800 و دوترم A به ترتیب برابر با 87/0، 16/1 و 85/0 درصد و میزان کاهش راندمان اگزرژی برای این سیالات به ترتیب برابر با 88/0، 18/1 و 86/0 درصد است. همچنین نتایج نشان داد که تغییرات راندمان‌های انرژی و اگزرژی در سرعت‌های باد بیشتر از (m/s) 10 ناچیز است. بر مبنای نتایج بدست آمده هرچند افزایش سرعت باد تأثیر به نظر کمی بر روی راندمان‌های انرژی و اگزرژی کلکتور نشان می‌دهد، ولی میزان این کاهش راندمان‌ها، با میزان افزایش راندمانی که در مطالعات گذشته با استفاده از توربولاتور و نانوسیال به عنوان عوامل افزایش دهنده راندمان مشاهده شده است قابل مقایسه است و لذا سرعت باد اهمیت دارد. مقایسه عملکرد سه سیال استفاده شده در این مطالعه نشان داد که استفاده از روغن‌های ترمینول وی پی 1 و دوترم A به عنوان سیال انتقال حرارت در کلکتورهای خورشیدی سهموی خطی مناسب‌تر از سیلترم 800 است.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  • Wang, Y., Xu, J., Liu, Q., Chen, Y., Liu, H., “A new composite energy absorbing system for aircraft and helicopter”, Applied Thermal Engineering, Vol. 107, pp. 469-478, 2016.
  • Bellos, E., Tzivanidis, C., Tsimpoukis, D., “Thermal enhancement of parabolic trough collector with internally finned absorbers”, Solar Energy, Vol. 157, pp. 514-531, 2017.
  • Ghasemi, S.E., Ranjbar, A.A., “Effect of using nanofluids on efficiency of parabolic trough collectors in solar thermal electric power plants”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 42, pp. 21626-21634, 2017.
  • Bellos, E., Tzivanidis, C., “Thermal analysis of parabolic trough collector operating with mono and hybrid nanofluids”, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 26, pp. 105-115, 2018.
  • Allouhi, A., Amine, M.B., Saidur, R., Kousksou, T., Jamil, A., “Energy and exergy analyses of a parabolic trough collector operated with nanofluids for medium and high temperature applications”, Energy Conversion and Management, Vol. 155, pp. 201-217, 2018.
  • Bellos, E., Tzivanidis, C., Tsimpoukis, D., “Thermal, hydraulic and exergetic evaluation of a parabolic trough collector operating with thermal oil and molten salt based nanofluids”, Energy Conversion and Management, Vol. 156, pp. 388–402, 2018.
  • Yılmaz, İ.H., Mwesigye, A., Göksu, T.T., “Enhancing the overall thermal performance of a large aperture parabolic trough solar collector using wire coil inserts”, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 39, pp. 100696, 2020.
  • Al-Oran, O., Lezsovits, F., Aljawabrah, A., “Exergy and energy amelioration for parabolic trough collector using mono and hybrid nanofluids”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 140, pp. 1–18, 2020.
  • Gong, J., Wang, J., Lund, P.D., Zhao, D., Xu, J., Jin, Y., “Comparative study of heat transfer enhancement using different fins in semi-circular absorber tube for large-aperture trough solar concentrator”, Renewable Energy, Vol. 169, pp. 1229-1241, 2021.
  • Abdullatif, Y.M., Okonkwo, E.C., Al-Ansari, T., “Thermal performance optimization of a parabolic trough collector operating with various working fluids using copper nanoparticles”, Journal of Thermal Science and Engineering Applications, 13, pp. 51011, 2021.
  • Naveenkumar, R., Ravichandran, M., Stalin, B., Ghosh, A., Karthick, A., Aswin, L.S.R.L., Priyanka, S.S.H., Kumar, S.P., Kumar, S.K., “Comprehensive review on various parameters that influence the performance of parabolic trough collector Environ”, Environmental Science and Pollution Research, 28, pp. 1–24, 2021.
  • Mwesigye, A., Bello-Ochende, T., Meyer, J.P., “Heat transfer and thermodynamic performance of a parabolic trough receiver with centrally placed perforated plate inserts”, Applied Energy, 136, pp. 989–1003, 2014.
  • Sadaghiyani, O.K., Boubakran, M.S., Hassanzadeh, A., “Energy and exergy analysis of parabolic trough collectors”, International Journal of Heat and Technology, 36, 13, pp. 147–158. 2018.
  • Bellos, E., Tzivanidis, C., Said, Z., “A systematic parametric thermal analysis of nanofluid-based parabolic trough solar collectors”, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 39, pp. 100714, 2020.
  • Moloodpoor, M., Mortazavi, A., Ozbalta, N., “Thermal analysis of parabolic trough collectors via a swarm intelligence optimizer”, Solar Energy, 181, pp. 264–275, 2019.
  • Zhang, Z., Sun, J., Wang, L., Wei, J.J., “Multiphysics-coupled study of wind load effects on optical performance of parabolic trough collector”, Solar Energy, 207, pp. 1078–1087, 2020.
  • Bellos, E., Tzivanidis, C., “A detailed exergetic analysis of parabolic trough collectors”, Energy Conversion and Management, Vol. 149, pp. 275–292, 2017.
  • Mullick, S.C., Nanda, S.K., “An improved technique for computing the heat loss factor of a tubular absorber”, Solar Energy, Vol. 42, pp. 1–7, 1989.
  • Duffie, J.A., Beckman, W.A., Blair, N., “Solar Engineering of Thermal Processes”, Photovoltaics and Wind, John Wiley & Sons, 2020.
  • Forristall, R., “Heat Transfer Analysis and Modeling of a Parabolic Trough Solar Receiver Implemented in Engineering Equation Solver, pp. 164, 2003.
  • Vahidinia, F., Khorasanizadeh, H., Aghaei, A., “Comparative energy, exergy and CO2 emission evaluations of a LS-2 parabolic trough solar collector using Al2O3/SiO2-Syltherm 800 hybrid nanofluid”, Energy Conversion and Management, Vol. 245, pp. 114596, 2021.
  • Bergman, T.L., Incropera, F.P., Dewitt, D.P., Lavine, A.S., “Fundamentals of heat and mass transfer, John Wiley & Sons”, 2011.
  • Swinbank, W.C., “Long‐wave radiation from clear skies”, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 89(381), 339-348., 1963.
  • Petela, R. “Exergy of undiluted thermal radiation”, Solar Energy, Vol. 74, pp. 469–488, 2003.
  • F-Chart Software, Engineering Equation Solver (EES) Professional V10.090-3D (6/15/16), http://www 2016 com/ees/.
  • Dudley, V.E., Kolb, G.J., Mahoney, A.R., Mancini, T.R., Matthews, C.W., Sloan, M., Kearney, D., “Test results: SEGS LS-2 solar collector, Sandia National Lab.(SNL-NM)”, Albuquerque, NM (United States), 1994.
  • Vp- T.: 12 to 400 C T. https://www.therminol.com/sites/therminol/files/documents/TF09A_Therminol_VP1.pdf.
  • Mwesigye, A., Huan, Z., “Thermal and thermodynamic performance of a parabolic trough receiver with Syltherm800-Al2O3 nanofluid as the heat transfer fluid”, Energy Procedia, 75, pp. 394-402, 2015.
  • Kaloudis, E., Papanicolaou, E., Belessiotis, V., “Numerical simulations of a parabolic trough solar collector with nanofluid using a two-phase model”, Renewable Energy, Vol. 97, pp. 218–229, 2016.
  • Khakrah, H., Shamloo, A., Kazemzadeh, Hannani, S., “Determination of parabolic trough solar collector efficiency using nanofluid: a comprehensive numerical study”, Journal of Solar Energy Engineering, 139, 2017.
  • https://www.loikitsdistribution.com/files/syltherm-800-technical-data-sheet.pdf.
  • http://samyangoil.com/new/catalog/1/2_Dow_Chemical/DOWTHERM_A_en.pdf.
نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی
دوره 23، شماره 1
خرداد 1400
صفحه 109-124

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 شهریور 1400
  • تاریخ بازنگری: 20 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش: 30 مهر 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار