بررسی و ارزیابی راهکارهای مختلف برای افزایش عملکرد گرمایی کلکتورهای تخت خورشیدی هواگرمکن

یکی از روش های بهره بردن از انرژی گرمایی خورشید، استفاده از کلکتورهای خورشیدی هواگرمکن می باشد. در این تحقیق به بررسی روش های مختلف افزایش انتقال حرارت در این کلکتورها پرداخته شده است. بدین منظور اثر استفاده از پره و بافل، بازچرخش جریان هوا در کلکتور و همچنین اثر تواًمان استفاده از پره و بافل و بازچرخش، بر روی عملکرد گرمایی کلکتور هوا گرمکن مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از معادلات بقای جرم و انرژی و با فرض جریان پایا، مدل سازی سیستم کلکتور خورشیدی هواگرمکن انجام شده است. معادلات به روش تحلیلی حل شده و نتایج با استفاده از روش سعی و خطا بدست آمده اند. ارزیابی عملکرد کلکتور با بررسی پارامترهای مختلف از جمله دمای هوای خروجی، انرژی جذب شده، راندمان انرژی و راندمان انرژی موثر انجام شده است. نتایج نشان دهنده این است که استفاده از پره و بافل، دمای هوای خروجی کلکتور و راندمان را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. این افزایش با بالا رفتن دبی جرمی، تعداد پره و پهنای بافل های به تدریج کاهش می یابد؛ در حالیکه با کاهش فاصله بین بافل ها افزایش می یابد. از طرفی دیگر، در نرخ جریان های بالاتر از kg/s 03/0 برای کلکتور هواگرمکن درنظرگرفته شده، اثر افزایشی پارامترهای پره و بافل بر روی عملکرد به شدت کاهش می یابد. با افزایش دبی جرمی جریان، تعداد پره و پارامترهای هندسی بافل، افت فشار و در نتیجه کار مورد نیاز فن به شدت افزایش می یابد؛ از اینرو، راندمان موثر به مقادیری به مراتب کوچکتر از راندمان کلکتور می رسد. نتایج حاصله نشان دادند که استفاده از بازچرخش جریان هوا و همچنین استفاده تواًمان از بازچرخش جریان هوا و پره تنها و نیز با پره و بافل، دمای خروجی و راندمان را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. در هنگام استفاده از بازچرخش جریان هوا بدون پره و با پره، به دلیل ناچیز بودن افت فشار در تمامی شرایط، راندمان موثر در تمامی نرخ جریان ها و شرایط پارامتری قابل توجه می باشد. نتایج استفاده تواًمان بازچرخش با پره و بافل نشان دادند که در نرخ جریان های بالاتر از kg/s 03/0، در اکثر مواقع افت فشار زیاد بطور قابل ملاحظه ای موجب کوچکتر شدن راندمان موثر از راندمان می شود. افزایش شار تشعشی، موجب افزایش دمای خروجی، انرژی جذب شده و راندمان می شود و اختلاف بین راندمان و راندمان موثر را کاهش می دهد.