بررسی تنش حرارتی و تولید بخار توسط سیستم جمع کننده حرارتی خورشیدی سهموی حاوی نانوسیالات مختلف برای شرایط اقلیم مشخص

محمودی, میثم; فنایی, سید ابوذر

doi:10.22034/joae.2025.516517.1279

بررسی تنش حرارتی و تولید بخار توسط سیستم جمع کننده حرارتی خورشیدی سهموی حاوی نانوسیالات مختلف برای شرایط اقلیم مشخص

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

میثم محمودی ¹

سید ابوذر فنایی ²

¹ دانشجوی دکترا، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

² دانشیار،گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

10.22034/joae.2025.516517.1279

چکیده

جمع کننده حرارتی خورشیدی سهموی یکی از تجهیزات رایج و کارآمد در بهره برداری از انرژی خورشیدی با دمای بالا است. استفاده از نانوسیال ها به عنوان سیال عامل و جاذب حرارتی، می تواند به طور قابل توجهی کارایی حرارتی این سیستم ها را افزایش دهد. در پژوهش حاضر، ارزیابی حرارتی لوله جاذب فولادی یک جمع کننده حرارتی سهموی حاوی نانوسیالات هیبریدی و مونو نانوسیالات برای شرایط اقلیمی شهر ایرانشهر (واقع در استان سیستان و بلوچستان) به منظور تولید بخار آب انجام شده است. در این مطالعه، مدل سازی عددی با روش حجم کنترل به کار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از نانوسیال هیبریدی به ویژه در ماه اول فصل تابستان، اختلاف دمای بیشتری ایجاد کرده و نرخ تولید بخار را افزایش می دهد. همچنین، نرخ تولید حرارت حجمی در نانوسیال هیبریدی نسبت به نانوسیالات روغن سیلتروم۸۰۰-آلومینیوم و آب-مس به ترتیب 16.2 و 19.3 درصد بهبود یافته است. نرخ تولید بخار آب حاصل از نانوسیال هیبریدی نسبت به مونو نانوسیال در طول ماه های تابستان به طور میانگین ۲۰ درصد افزایش یافته است. علاوه بر این، با افزایش دمای ورودی نانوسیال تا ۱۳۰ کلوین، تنش حرارتی وارد بر لوله جاذب فولادی حدود ۲۵ درصد کاهش را نشان داده است. این نتایج، پتانسیل بالای نانوسیالات هیبریدی در بهبود عملکرد و افزایش دوام جمع کننده های حرارتی خورشیدی را تأیید می کند.

کلیدواژه‌ها

لوله جاذب

نانوسیال هیبریدی

جمع کننده خورشیدی

تولید بخار

تنش حرارتی

موضوعات