Skip to main content
SUPERVISOR
AliAkbar AlemRajabi,Youseff Ghayeb
علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما) یوسف غایب (استاد مشاور)
 
STUDENT
Dalir Menbari
امیر منبری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Effect of binary nanofluid on working fluid optical prapertices and performance of a direct absoption solar thermal collector
: Results showed that the thermal conductivity and aggregation of the prepared nanofluid were highest and lowest, respectively, under optimal stability conditions. A new method was developed for calculating the extinction coefficient of the binary nanofluids based on the classical electromagnetic theory. It is shown that the extinction coefficients obtained from the analytical and experimental studies are in good agreement. Moreover, the extinction coefficient of the binary nanofluids is found to be approximately equal to the sum of the extinction coefficients of the constituent components. This was confirmed both analytically and experimentally. By increasing the nanoparticles volume fraction, improvements are observed in the extinction coefficient of the constructed binary nanofluids. Also, the analytical and experimental results of the study show that the extinction coefficient of the binary nanoparticles dispersed in water as the “base fluid” is greater than those of the binary nanoparticles dispersed in ethylene glycol or the mixture of ethylene glycol-water. Also, the present study includes the experimental and numerical evaluation of the effects of application of the binary nanofluid on the thermal efficiency of a Direct Absorption Parabolic Trough Collector's (DAPTC). The numerical analysis of DAPTC is based on the power-law with the objective of simulating a turbulent flow in the receiver pipe. Results of the modeling indicate that the average radial temperature and energy generation terms due to the solar irradiance absorbed and scattered by the nanoparticles decrease with increasing distance from the receiver pipe wall. It is also found that the solar irradiance is absorbed and converted into a significant amount of sensible heat along the length of the receiver pipe. Finally, the results of both numerical and experimental investigations of the DAPTC collector show that the thermal efficiency of the system improves as a result of increased nanoparticle volume fraction and nanofluid flow rate. keywords: Binary nanofluid, Electromagnatic field, Extiction coefficient, Thermal efficiency, Direct Absorption Parabolic Trough Collector (DAPTC)
: سیستم جاذب یکی از اجزای اصلی کلکتور سهموی خورشیدی به شمار می رود. امروزه برای ساخت سیستم های جاذب کلکتورهای سهموی خورشیدی از لوله های فلزی با پوشش شیشه ای استفاده می شود، برای رفع مشکل متفاوت بودن ضریب انبساط حرارتی ناشی از غیر همجنس بودن لوله جاذب فلزی و پوشش شیشه ای از یک اتصال فنری خاصی (که در انحصار کشورهای توسعه یافته است) استفاده می شود. در پژوهش حاضر برای رفع مشکل ناشی از ناهمگونی ضریب انبساط حرارتی لوله جاذب و پوشش شیشه ای، از یک ساختار شیشه ای برای لوله جاذب کلکتور سهموی جذب مستقیم استفاده می شود. در این ساختار، تابش خورشید مستقیماً توسط سیال عامل جذب می‌شود. بنابراین استفاده از نانوسیالات ترکیبی با هدف دستیابی به بالاترین خواص اپتیکی (پراکندگی و جذب) برای سیال کاری یکی از اهداف اصلی این پژوهش محسوب می شود. هدف، بررسی تجربی و عددی تاثیرات استفاده از نانوسیالات ترکیبی حاوی مخلوط نانوذرات اکسید آلومینیوم و اکسید مس در سیالات پایه آب، اتیلن گلیکول و مخلوط 50 درصدی آب-اتیلن گلیکول به عنوان سیال کاری در یک ساختار شیشه ای برای لوله جاذب کلکتور سهموی جذب مستقیم است. با توجه به وابستگی خواص اپتیکی و حرارتی نانوسیالات با میزان پایداری، بررسی پارامترهای پایداری شامل کنترل مقدار pH، تاثیر افزودن سورفکتانت و کنترل مدت زمان سونیکشن جهت دستیابی به بهینه حالت پایداری نانوسیالات ترکیبی الزامی است. در پژوهش حاضر مدلی مناسب برای محاسبه خواص اپتیکی نانوسیالات ترکیبی ارائه و با نتایج تجربی مقایسه شده است. همچنین تاثیرات ترکیب، جزءحجمی نانوذرات و سیال پایه نانوسیال ترکیبی بر روی راندمان حرارتی کلکتور سهموی جذب مستقیم به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. نتایج عددی و تجربی حاصله نشان داد که خواص اپتیکی نانوسیال ترکیبی تقریباً با مجموع خواص اپتیکی نانوسیالات مجزا برابر است و استفاده از نانوسیال ترکیبی Al 2 O 3 -CuO به دلیل داشتن خواص جذب، پراکندگی و حرارتی بالا، راندمان کلکتور سهموی خورشیدی جذب مستقیم را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. همچنین با افزایش درصد حجمی نانوذرات در سیال پایه، دمای متوسط شعاعی نانوسیال به دلیل بالارفتن میزان تولید انرژی ناشی از جذب مستقیم تابش خورشید توسط نانوذرات، افزایش و به تبع آن راندمان کلکتور سهموی جذب مستقیم نیز بیشتر می شود. یکی دیگر از نتایج حاصله افزایش دمای متوسط نانوسیال در طول لوله جاذب است. همچنین در دبی های حجمی پایین، توده نانوسیال زمان بیشتری در معرض تابش مستقیم خورشید قرارداشته و شیب افزایش دمای متوسط آن بالاتر می رود. کلمات کلیدی: کلکتور سهموی، جاذب مستقیم، نانوسیال ترکیبی، پایداری، خواص اپتیکی، میدان الکترومغناطیسی، راندمان حرارتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی