بررسی تاثیر تخلخل بر عملکرد ترموهیدرولیکی یک کلکتور هواگرم خورشیدی به-همراه موانع متخلخل

زمینه و هدف: به­دلیل خواص فیزیکی-حرارتی نامطلوب هوا، کلکتور های هواگرم از راندمان حرارتی بالایی برخوردار نیستند و نیاز است تا به کمک شیوه های مختلف راندمان آنها را بهبود بخشید. در این پژوهش به­صورت تجربی تاثیر استفاده از موانع متخلخل بر روی عملکرد گرمایی و هیدرولیکی کلکتور مورد بررسی قرار گرفت و با عملکرد یک کلکتور ساده مقایسه شد. روش بررسی: یک دستگاه کلکتور هواگرم خورشیدی طراحی و ساخته شد و تحت شرایط محیطی شهرستان آبادان در استان خوزستان مورد آزمایش قرار گرفت. سه نوع مختلف موانع متخلخل با سه اندازه سوراخ (۳، ۴ و ۵ سانتی­متر) بر روی صفحه جاذب کارگذاشته شد. پارامترهای اندازه­گیری شده شامل دمای هوای ورودی و خروجی، دمای صفحه جاذب، افت فشار و تابش خورشید می­شود. اندازه­گیری­ها در ماه آذر برای دو مقدار مختلف جریان جرمی هوا ( ۰۲۱۸/۰ و ۰۳۶۴/۰ کیلوگرم بر ثانیه) انجام شد. یافته ها: مشخص شد که استفاده از موانع متخلخل باعث افزایش اختلاف دما بین ورودی و خروجی از کلکتور و راندمان سیستم در مقایسه با یک کلکتور ساده می­شود. همچنین مشخص شد که در تمامی موارد با افزایش دبی جرمی، راندمان گرمایی و موثر سیستم افزایش و اختلاف دمای بین هوای ورودی و خروجی کاهش می­یابد. اختلاف دما در بهترین حالت (موانع با سوراخ­های cm ۳) برای هر دو دبی ۲ برابر نسبت به کلکتور ساده افزایش داشت. همچنین بیشترین مقدار میانگین راندمان گرمایی برای دو دبی ۶۸% و ۸۳% و میانگین راندمان موثر ۴/۲۸% و ۱/%۳۴ به دست آمد. بحث و نتیجه گیری: با کاهش ابعاد سوراخ­های درون موانع، نرخ انتقال حرارت و راندمان گرمایی کلکتور به­واسطه افزایش اغتشاش جریان افزایش می­یابد. این امر موجب بالا رفتن افت فشار نیز می­گردد اما همچنان تاثیر مثبت افزایش اختلاف دما بر تاثیر منفی افزایش افت فشار غلبه می­کند و در نهایت مشخص می­شود نسبت مستقیمی بین زیاد شدن راندمان موثر با کم شدن اندازه قطر سوراخ­ها وجود دارد.

کلیدواژه ها:

هواگرم کن خورشیدی ، موانع متخلخل ، راندمان گرمایی ، راندمان موثر ، افت فشار