مد لسازی و شبیه سازی آبگرمکن های خورشیدی با استفاده نانوسیالات

Abstract

تلاش پژوهشگران امروز به توسعه روش‌های بهبود انتقال گرما در دستگاه‌های تبادل گرمایی (مبدل‌ها) و بازیافت گرمایی است. از آن میان روش‌هایی برای افزایش سطوح انتقال گرما در کمترین حجم, افزاینده‌های آشفتگی در جریان سیال (آشفته سازها)، تغییر هندسی بافلها و استفاده از نانوسیالات بیشترین توجه مهندسی را به خود معطوف داشته است. در این مطالعه برای نخستین بار کاربرد نانوسیالات در یکی از سامانه‌های تبادل گرمایی خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از کاربردهای انرژی خورشیدی استفاده از آن در سامانه‌های گرمایشی مانند آبگرمکن‌های خورشیدی است. در مطالعه پیش رو، سامانه آبگرمکن خورشیدی با استفاده از نانوسیالات بررسی شده است. به منظور مدل‌سازی از بسته نرم‌افزاری گمبیت نسخه 2.4.6 و از حلگر فلوئنت نسخه 17.2 به منظور محاسبات دینامیکی بهره گرفته شد. پخش‌کننده خورشیدی به صورت یک حلقه بسته غیرگردشی مدل‌سازی شده و جریان آرام و انتقال گرمای آن از نوع جابه‌جایی طبیعی است. مجموعه‌ای از سامانه آبگرمکن خورشیدی با نرم‌افزار ترنسیس نسخه 17 شبیه‌سازی و در دو شرایط آب و هوایی متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهند که مقدار افزایش دما در شرایط آب و هوایی سرد، نسبت به آب و هوای گرم بیشتر بوده است و افزایش دبی آب ورودی و سطح جمع‌آوری‌کننده، موجب افزایش دمای آب مصرف‌کننده شده است. با استفاده از نانوسیال مس، بازدهی آبگرمکن خورشیدی تا 67% افزایش پیدا می‌کند، این در حالی است که نانوسیال آلومینیم اکسید و مس اکسید به ترتیب دارای بازده‌ای برابر با 53% و 57% است. از طرفی بازده اگزرژی نانوسیال با ذرات آلومینیم اکسید بیشتر از مس محاسبه شده است.