شبیه سازی و مطالعه عددی تاثیر صفحات چین دار بر انتقال حرارت و جریان هوا در یک کلکتور هواگرم خورشیدی

زمینه و هدف: امروزه باتوجه به کاهش منابع انرژی و اهمیت استفاده از منابع تجدیدپذیر برای جایگزین کردن سوخت های فسیلی با هدف کاهش آلاینده های زیست محیطی، استفاده از تجهیزات خورشیدی اهمیت روزافزونی پیدا کرده است. کلکتورهای هواگرم خورشیدی یکی از این سیستم هاست که استفاده از صفحات مواج و چین دار در آنها باعث بالا رفتن راندمان در آنها می شود. در این تحقیق به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مطالعه ای بر روی انتقال حرارت و جریان هوا درون یک کلکتور هواگرم خورشیدی که از صفحه جاذب چین دار برخوردار است، صورت گرفته است.

روش بررسی: عدد رینولدز و پارامترهای هندسی مربوط به شکل چین ها در صفحه جاذب به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده و شبیه سازی به صورت دو بعدی با کمک نرم افزار Ansys Fluent ۱۵ انجام شده است. عدد رینولدز در محدوده ۳۸۰۰ تا ۱۸۰۰۰ تغییر می کند و روند تکرار چین ها (گام) و زاویه چین ها با صفحه به عنوان پارامترهای تاثیرگذار بر هندسه کانال انتخاب شدند.

یافته ها: باتوجه به بررسی های به عمل آمده نشان داده شد که بهترین مدل توربلانسی مدل k-ε RNG می باشد. همچنین مشاهده شد که آشفتگی ایجاد شده توسط صفحه چین دار منجر به افزایش انتقال حرارت درون کانال می شود. گرچه چین دار کردن صفحه افت فشار را نیز افزایش می دهد. تحلیل CFD حاضر به وضوح نشان می دهد که عدد ناسلت متوسط و ضریب اصطکاک متوسط با افزایش گام نسبی و ارتفاع نسبی افزایش می یابد.

بحث و نتیجه گیری: شرایط عملکرد بهینه توسط فاکتور تقویت حرارتی محاسبه شد. بیشینه مقدار ۹۸/۰ برای ضریب تقویت حرارتی بر روی محدوده پارامترهای بررسی شده به دست آمد.

کلیدواژه ها:

هواگرم کن خورشیدی ، صفحه جاذب چین دار ، ضریب افزایش حرارتی ، شبیه سازی CFD.