شبیه سازی عددی اثر تقعر سطح بر راندمان کلکتور خورشیدی

تولید انرژی و مصرف جهانی در قرن بیست و یکم با دو موضوع چالش برانگیز مواجه است: تامین ناکافی انرژی برای برآورد تقاضای انرژی و همچنین آلودگی های زیست محیطی که منجر به گرم شدن کره زمین می شود. ملاحظات زیست محیطی توجه محققان را به استفاده از مولدهای تجدیدپذیر جلب نموده است. استفاده از سیستم های با انرژی خورشیدی می تواند علاوه بر تامین بخشی از نیاز انرژی، ملاحظات زیستی نیز داشته باشد. کلکتورهای خوشیدی صفحه تخت به دلیل طراحی ساده و همچنین هزینه تعمیر و نگه داری پایین بیش ترین کاربرد را در انواع کلکتورهای خورشیدی دارند. تابش متناوب خورشید در شبانه روز، داشتن تعداد روزهای آفتابی زیاد و پتانسیل بالا از نظر دریافت انرژی خورشید در شهر سمنان ذخیره انرژی گرمایی ناشی از آن را برای کاربرد انرژی گرمایی ضروری می کند. در این نوشتار به شبیه سازی سه بعدی عملکرد کلکتور خورشیدی صفحه تخت شامل لوله آب، صفحه جاذب، صفحه شیشه ای و فاصله هوایی بین شیشه و صفحه جاذب به منظور تجزیه و تحلیل انتقال حرارت پرداخته شده است و با دو کلکتور که سطح آن ها انحنا داده شده است در شرایط یکسان مقایسه شده است. آنالیز عددی شامل شبیه سازی تشعشع خورشیدی در حالت تخت و انحناء دار در شهر سمنان، از ساعت 10 صبح تا 16 بعداظهر روز اول مرداد ماه می باشد. جریان سیال آب داخل لوله و هوای روی جاذب، به صورت همزمان شبیه سازی شده است. پس از حل عددی، توزیع دمای سیال در خروجی کلکتور و تاثیر انحنا بر دمای سیال خروجی مورد بررسی قرار گرفته شده است و مشخص گردید که در شرایط ورودی یکسان تابش و سرعت، کلکتور با شعاع انحناء، حرارت بیش تری را به آب داخل لوله انتقال می دهد و همچنین با کاهش شعاع انحناء یا به تعبیری افزایش تقعر می توان دمای سیال خروجی را افزایش داد.

کلیدواژه ها:

کلکتور خورشیدی ، مدل تشعشی ، گرمایش آب ، دمای خروجی