مطالعه تجربی رفتار حرارتی یک کلکتور سهموی مرکب (CPC) بدون خلاء با سیال روغن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شیراز

2 عضو هیات علمی دانشگاه شیراز

چکیده

امروزه توسعه پایدار تنها راه جلوگیری از پدیده تغیرات آب و هوایی است. انرژی‌های تجدیدپذیر نقش اصلی این سیاست را به عهده دارند. کلکتورهای سهموی مرکب به عنوان یکی از کاربردی ترین شاخه‌های انرژی خورشیدی توجهات بسیاری به خود جلب کرده است. در این پژوهش به دنبال بررسی تجربی رفتار حرارتی یک کلکتور سهموی مرکب با ضریب تمرکز 5/2 و تاثیر استفاده از یک سیال روغن انتقال  حرارت بر مقادیر اتلاف حرارتی کلکتور و راندمان آن، آزمون‌ها در شرایط طبیعی و در سه سطح دبی روغن مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد، دمای خروجی کلکتور برای تمام شرایط در دامنه ی oC100-80 خواهد بود. از سوی دیگر در این  تحقیق مقادیر تلف شده‌ی گرما توسط اجزاء کلکتور محاسبه شد که گرمای از دست رفته از سطح شیشه به وسیله باد، بیشترین سهم اتلاف حرارتی را خواهد داشت. همچنین در ادامه رابطه تابش خورشید و اختلاف دمای ایجاد شده درون کلکتور محاسبه گردید. در نهایت نتایج بیانگر توانایی بالای سیستم برای بکارگیری در بخش‌های حرارتی صنعت است، به خصوص در بخش‌هایی که دمای مورد نیاز کمتر از oC 100 می‌باشد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental study of thermal behavior for a non-evacuated CPC collector with heat transfer oil

نویسندگان [English]

  • Hossein Ebadi 1
  • Dariush Zare 2
1 Shiraz University
2 Faculty member in Shiraz University
چکیده [English]

Sustainable development would be a key solution for climate change and renewable energy plays an important role in this policy. Recently, according to increase of CO2 emission and other relevant impacts, solar energy has been gaining more attentions from policy makers. Thus, compound parabolic concentrators collectors are considered as one of the promising applications from solar thermal advantages. Therefore in this study a non-evacuated CPC collector with 2.5 of concentrating ratio and heat transfer oil as the fluid has been provided and tested under different mass flow rates (3 levels). Experimental results indicate that, outlet temperature is within 80-100oC for all conditions. Moreover, it was concluded that heat losses decrease, when oil mass flow rate descends, presumably wind cooling effects is a dominant factor during test periods. Additionally, extracted differential temperature of oil in the collector was correlated with solar radiation and results proved system compatibility with industrial heat demands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Non evacuated
  • Heat loss
  • Heat transfer oil
  • Thermal efficiency

مراجع

Mawle, A. (2010). Climate change, human health, and unsustainable development. Journal of public health policy, 31, 272-277
Bahrami, M. and Abbaszadeh, P. (2013). An overview of renewable energies in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 24, 198–208.
 Duffie JA, Beckman WA. (1991) Solar engineering of thermal processes (2nd ed.). New York: Wiely.
Rabl, A., O’Gallagher, J., Winston, R. (1980). Design and test of non-evacuated solar collectors with compound parabolic concentrators. Journal of Solar Energy, 25, 335-351.
Hsieh, C, K. (1981). Thermal analysis of CPC collectors. Journal of Solar Energy, 27, 19-29.
Ronnelid, M., Peres, B., Karlesson, B. (1996). Construction and testing of a large area CPC-collector and comparison with a flat plate collector. Journal of Solar Energy, 57(3), 177-184.
Kim Y, GuiYoung H, Seo T. (2007). An evaluation on thermal performance of CPC solar collector. Journal of International Communication in Heat and Mass Transfer, 35,446-457.
Haghgoo, H. R., Bangi, H., Kiyanpour, M. (2013). Thermal performance investigation and cost analysis of a compound parabolic collector. Proceeding of the 3rd national conference of Fuel, Energy and Environment. In Farsi.
Mclntire W.R. (1979). Truncation of nonimaging cusp concentrators. Solar Energy, 23, 351-355.
Tchinda R, Kaptouom E, Njomo D. (1998) Study of the C.P.C collector thermal behavior. Energy Conversion and Management, 39, 1395-1406.
Whillier A. (1967) Design factors influencing solar collector performance in Low Temperature Engineering Application of Solar Energy.  Chap. 3. New York.
Tchinda R. (2008). Thermal behavior of solar air heater with compound parabolic concentrator. Energy Conversion and Management, 49, 529-540.
Su, Y., B.Riffat, S., and Pei, G. (2012). Comparative study on annual solar energy collection of a novel lens-walled compound parabolic concentrator (lens-walled CPC). Sustainable Cities and Society, 4, 35-40.
Singh, H., Eames, P.C. (2012). Correlations for natural convective heat exchange in CPC solar collector cavities determined from experimental measurements. Solar Energy, 86, 2443-2457.
Horta, P., Henriques, J.C.C., and Collares-Perieria, M. (2012).  Impact of different internal convection control strategies in a non-evacuated CPC collector performance. Solar Energy, 86, 1232-1244.
Patil, R.G., Panse, S.V., Joshi, J.B. (2014). Optimization of non-evacuated receiver of solar collector having non-uniform temperature distribution for minimum heat loss.  Energy Conversion and Management, 85, 70-84.
Werner, S. (2006). Echoheatcool Work package 1. Technical Report, Euroheat & Power, www.euroheat.org.
Zhu, J., Wang, k., Wu, H., Wang, D., Du, J., Olabi, A.G. (2015) Experimental investigation on the energy and exergy performance of a coiled tube solar receiver. Applied Energy, 156, 519- 527.   
Gang, P., Guiqiang, L., Xi, Z., Jie, J., Yuehong, S. (2012). Experimental study and exergetic analysis of a CPC-type solar water heater system using higher-temperature circulation in winter. Solar Energy, 86, 1280-1286.  
مهندسی بیوسیستم ایران
دوره 47، شماره 3
آبان 1395
صفحه 529-539

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 28 دی 1394
  • تاریخ بازنگری: 04 اردیبهشت 1395
  • تاریخ پذیرش: 29 خرداد 1395

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار