نام پژوهشگر: شهرزاد قدیری

بررسی تئوری و تجربی انتقال حرارت جابجایی در جریان درهم لوله‏های گیرنده کلکتورهای خورشیدی سهموی خطی حاوی نانولوله‏های کربنی بر پایه روغن انتقال حرارت
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - پژوهشگاه مواد و انرژی - پژوهشکده انرژی 1393
  شهرزاد قدیری   محمود یعقوبی

در این پژوهش، افزایش عملکرد لوله گیرنده کلکتور سهموی خطی خورشیدی با جریان نانوسیال روغن انتقال حرارت-نانولوله کربنی همراه نوار پیچشی در ابعاد آزمایشگاهی به صورت تجربی و عددی در حالت جریان غیر دائم مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات با استفاده از یک کلکتور پژوهشی که مجهز به کلیه تجهیزات ابزار دقیق اندازه‏گیری است و در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز قرار دارد انجام شده است. لوله گیرنده این کلکتور دارای قطر داخلی و خارجی 17 و 21 میلی‏متر و طول 86 سانتی‏متر می‏باشد که با لوله‏ای شیشه‏ای با قطر داخلی و خارجی 66 و 70 میلی‏متر احاطه شده است و فضای بین این دو لوله را خلاء فرا گرفته است. این لوله در کانون آینه سهموی خطی با نسبت تمرکز 6/17 و فاصله کانونی 78 سانتی‏متر قرار گرفته است. روغن انتقال حرارت بهران، به عنوان سیال انتقال حرارت مورد استفاده قرار می‏گیرد و نرخ دبی روغن از 11 تا 18 لیتر بر دقیقه متغیر می‏باشد. برای چنین نرخ جریان، هر دو جریان آرام و آشفته برای مطالعات انتقال حرارتی مشاهده گردید. نانوسیال با غلظت‏‏های 05/0، 1/0 و 2/0 درصد وزنی و نوارهای پیچشی با نسبت پیچش‏های 33/3، 33/5 و 66/6 در لوله گیرنده مورد آزمایش قرار گرفته‏اند. خصوصیات سیال پایه و نانوسیال‏ها از قبیل لزجت و ضریب هدایت حرارتی با دستگاه‏های دقیق اندازه‏گیری شده‏ و این داده‏ها به منظور محاسبات انتقال حرارت مورد محاسبه قرار گرفته‏اند. اندازه‏گیری‏ها نشان می‏دهد که لزجت و ضریب هدایت حرارتی برای نانوسیال‏ها نسبت به سیال پایه بیشتر است، هم‏چنین راندمان لحظه‏ای کلکتور با افزایش غلظت نانوسیال به شکل چشم‏گیری افزایش می‏یابد و بیشترین مقدار افزایش در درصد وزنی 2/0 و برابر با 11/72 % می‏باشد. این نتایج با کاهش نسبت پیچش نوارهای داخل لوله نیز هم‏خوانی داشته و افزایش را نشان می‏دهد و همراه با نسبت پیچش33/3 برابر با 71/133 % می‏رسد. محاسبات عددی با استفاده از کد فرترن برای حل معادلات انرژی برای هنگامی‏که سیال با دمای معلوم وارد لوله می‏شود با شبکه‏بندی مناسب انجام شده است. اندازه‏گیری‏های تجربی و حل عددی مسئله نشان می‏دهد که بهره‏گیری از نوار پیچشی و یا ذرات نانو به طور قابل ملاحظه‏ای عملکرد لوله گیرنده کلکتور سهموی را افزایش می‏دهد.