بررسی عددی تاثیر المان بندی دیوار جاذب بر بهبود عملکرد حرارتی دودکش خورشیدی

در این پژوهش، تاثیر بخش بندی (المان بندی) دیوار جاذب بر بهبود عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی دودکش خورشیدی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی دوبعدی با استفاده از روش حجم محدود و حل هم زمان معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی تحت تقریب بوزینسک انجام شده است. دو پیکربندی شامل دیوار جاذب یکپارچه و دیوار جاذب سه قسمتی با مقاومت حرارتی بالا در محل اتصال ها، تحت شار حرارتی ثابت ۵۰۰ وات بر مترمربع، با یکدیگر مقایسه گردیده اند. نتایج عددی نشان داد که المان بندی دیوار جاذب موجب کاهش انتقال حرارت هدایتی در راستای طولی و افزایش انتقال حرارت جابجایی به جریان هوا می شود. در حالت دیوار سه قسمتی، دمای متوسط هوا درون کانال و دبی جرمی هوای خروجی به طور محسوسی افزایش یافت. همچنین، تشکیل جریان های ثانویه در نواحی اتصال بین بخش ها باعث افزایش اختلاط سیال و بهبود انتقال حرارت گردید. در نزدیکی دهانه خروجی نیز کاهش دمای موضعی دیوار و افزایش دمای هوای خروجی مشاهده شد که بیانگر انتقال انرژی کاراتر به سیال است. جنبه نوآوری این پژوهش در بررسی اثر بخش بندی دیوار جاذب با ایجاد مقاومت حرارتی در محل اتصال ها و تحلیل مکانیزم تاثیر آن بر رفتار حرارتی و جریان طبیعی در دودکش خورشیدی نهفته است؛ موضوعی که تاکنون به صورت جامع و عددی مورد مطالعه قرار نگرفته است. یافته های این تحقیق نشان می دهد که بخش بندی هوشمندانه دیوار جاذب می تواند به عنوان روشی غیرفعال و کم هزینه برای افزایش بازده حرارتی و دبی جرمی در سامانه های دودکش خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

دودکش خورشیدی ، شبیه سازی عددی ، دیوار جاذب چند تکه