بررسی عددی عملکرد گذرای هواگرم کن ترکیبی خورشیدی جدید شامل ماده تغییرفازدهنده، ماتریس متخلخل و بازچرخش خارجی هوا_ مطالعه موردی شهر بجنورد

در این پژوهش، عملکرد انرژی و اگزرژی گذرای یک هواگرم کن خورشیدی جدید مجهز به ماده تغییر فازدهنده، ماتریس متخلخل و بازچرخش هوا، بر اساس داده های اقلیمی شهر بجنورد و با رویکرد تحلیلی–عددی مورد ارزیابی قرار گرفت. معادلات موازنه انرژی اجزای مختلف سامانه به صورت تحلیلی استخراج شده و توزیع دماها در امتداد کانال و بر حسب زمان محاسبه شدند. سه پیکربندی شامل سامانه مرجع بدون ماده تغییر فازدهنده وماتریس، سامانه مجهز به ماده تغییر فازدهنده و سامانه ترکیبی دارای ماده تغییر فازدهنده همراه با ماتریس متخلخل بررسی گردید. نتایج نشان داد که استفاده از ماده تغییر فازدهنده موجب کاهش نوسانات حرارتی و تداوم گرمایش در غیاب تابش خورشید می شود، به گونه ای که دمای هوای خروجی حدود ۶ درجه سانتی گراد بالاتر از سامانه مرجع باقی می ماند. همچنین، افزودن ماتریس متخلخل به ماده تغییر فازدهنده، با افزایش اغتشاش جریان و سطح تماس حرارتی، پاسخ حرارتی سامانه را یکنواخت تر می کند. بررسی اثر دبی جرمی در سامانه ترکیبی نشان داد که با افزایش دبی از ۰.۰۱ به ۰.۰۲۵ کیلوگرم بر ثانیه، بازده حرارتی تجمعی از ۴۸.۰۲% به ۶۵.۸۸% افزایش یافته در حالی که بازده اگزرژی تجمعی از ۳.۵۸% به ۱.۸۲% کاهش می یابد، که بیانگر افزایش برداشت حرارت در دبی های بالاتر و بهبود کیفیت انرژی خروجی در دبی های کمتر است. نوآوری اصلی این مطالعه در بررسی همزمان اثر ماده تغییر فازدهنده و ماتریس متخلخل در یک هواگرم کن خورشیدی تحت شرایط اقلیمی ایران نهفته است. نتایج نشان می دهد که سامانه پیشنهادی می تواند برای کاربردهای عملی در گرمایش هوای ساختمان های مسکونی و صنعتی کم مصرف انرژی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

هواگرم کن خورشیدی ، ماده تغییر فازدهنده ، ماتریس متخلخل ، تحلیل تجمعی انرژی و اگزرژی ، حل تحلیلی-عددی