Numerical study on thermal performance of a nanofluid based flat plate solar collector
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Düzlemsel tip güneş toplayıcılar, güneş ışınımını, çeşitli ısıl uygulamalardakullanılır ısıya dönüştürmek için yaygın olarak kullanılan cihazlardır. Bu tip cihazlarındüşük ısıl verim değerlerine sahip olması nedeniyle, enerji toplama potansiyelleriniartırmak için iş akışkanı olarak nanoakışkanların kullanılması önerilmektedir. Buçalışmada, nanoakışkan kullanılan düzlemsel güneş toplayıcının koruyucu cam, hava,yutucu ve iş akışkanından oluşan her bir bileşeninin ısıl ataletlerinin belirlenmesiamacıyla geçici rejim ısı transfer yaklaşımı uygulanmıştır. Analizler, temel akışkanolarak kullanılan su ile birlikte, yüzde 1, 2 ve 3 hacimsel konsantrasyonlarda alüminanano parçacıklarına sahip nanoakışkanlar için gerçekleştirilmiştir. Farklı Reynoldssayılarındaki termofiziksel özelliklerin etkisinin gösterilmesi amacıyla, ısı transferakışkanlarının kütle debileri 0,004 ve 0,06 kg/s aralığında seçilmiştir. Sonuçlar,toplayıcı çıkış sıcaklığının artan parçacık konsantrasyonuyla arttığını göstermektedir.Ek olarak, çıkış sıcaklığı, artan kütle debisiyle beraber azalmaktadır. Diğer yandan,toplayıcının ısıl verimi ısı transfer akışkanının türüne bakılmaksızın artan kütledebisiyle beraber artmaktadır. Fakat nanoakışkanlar, toplayıcı ısıl verimini sadecedüşük kütle debilerinde artırmakta ve parçacık konsantrasyonu artışıyla beraber ısılverim artmaktadır. Kritik kütle debisinden daha yüksek kütle debilerinde temelakışkan daha etkili olmakta ve ısıl verim artan parçacık konsantrasyonuyla beraberazalmaktadır. Sunulan bu çalışmada, kritik kütle debisi 0,016 kg/s olarakbelirlenmiştir. Flat plate solar collectors (FPSCs) are commonly used devices to convert solarradiation into useful heat for a variety of thermal applications. Due to the lower thermalefficiencies of these systems, recently, nanofluids are suggested to be used in FPSCsas the working fluid to enhance their energy harvesting potential. This study introducesa transient heat transfer approach for determining the thermal inertia of eachcomponent such as glass, trapped air, absorber and working fluid for nanofluid basedflat plate solar collectors. The analyses were carried out with water and three differentvolumetric concentrations of alumina nanoparticles as 1, 2 and 3 volumetric percent.Mass flow rate of the heat transfer fluid is varied in a wide range, between 0.004 and0.06 kg/s, to demonstrate the effect of thermophysical properties at different flowReynolds numbers. The results demonstrate that outlet temperature of the FPSCsincreases with increasing particle concentration. Moreover, the outlet temperaturedecreases with increasing mass flow rates. On the other hand, thermal efficiency of theFPSCs increases with increasing mass flow rates regardless of the type of heat transferfluids. However, nanofluids can increase the thermal efficiency of the FPSCs at lowermass flow rates and the thermal efficiency increases with increasing particleconcentration. Beyond a critical mass flow rate the base fluid becomes effectiveworking fluid and the thermal efficiency decreases with increasing particleconcentration. For the current study, the critical mass flow rate is determined to be0.016 kg/s.
Collections