Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed.Gholamreza Etemad,Masoud Haghshenas fard
سیدغلامرضا اعتماد (استاد راهنما) مسعود حق شناس فرد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amin Razeghi Yadaki
امین رازقی یدکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Numerical investigation on the effects of nanofluids on efficiency of U-tube evacuated-tube solar collectors
Nowadays energy is an essential factor in economic growth of human societies. Among all kinds of energy sources available, solar energy is the most abundant. Both nature and human kind invented different ways for using energy of sun. Converting solar energy to heat is the simplest way to use it. In the last decades different types of solar water heaters have been developed and used. Heart of every solar water heater is its solar collector. Mainly two types of solar collectors are used: flat plate solar collectors and evacuated tube solar collectors. In comparison to evacuated tube solar collectors, flat plate solar collectors have more heat losses, so it has less thermal efficiency, especially in higher temperatures. In this research filled-type U-tube evacuated tube solar collector has been chosen for numerical simulations. Effect of length, diameter, configurations of U-tube in the collector, thermal conductivity of filled material and CuO, Al 2 O 3 and TiO 2 aqueous nanofluids as working fluid on heat transfer and thermal efficiency of solar collector have been studied. It was been found that increasing length, diameter and thermal conductivity of filled material leads to an increase in thermal efficiency of solar collector. Among all five configurations of U-tube in collector studied, configuration in which the U-tube is mounted vertically is the efficient. Also when U-tube was mounted horizontally, the collector has less efficiency compared to other configurations. It has been revealed that using nanofluid as heat transfer medium in the evacuated tube solar collector leads to an increase in thermal efficiency. CuO nanofluid leads to an increase of about 13.8 percent in efficiency of solar collector. Efficiency of CuO nanofluid is about 1.3 and 1.5 times for that of TiO 2 and Al 2 O 3 nanofluids respectively. Due to reduction in heat capacities of nanofluids with increasing nanoparticle concentration, it can be deduced that heat capacity is a key factor in evacuated tube solar collectors when using nanofluids. Key works : solar energy, evacuated tube solar collectors, thermal efficiency, and nanofluid
hyhyhy; امروزه انرژی نقش مهمی در رشد اقتصادی جوامع بشری بازی می کند. در میان انواع انرژی های مصرفی توسط بشر، انرژی خورشید را می توان فراوان ترین دانست. طبیعت و بشر راه های مختلفی برای به کارگیری انرژی خورشیدی ابداع کرده اند. در این میان ساده ترین استفاده ممکن، تبدیل تابش خورشیدی به حرارت است. از اینرو طی سال های گذشته انواع سیستم های آبگرمکن خورشیدی ساخته و مورد استفاده قرار گرفته اند. قلب آبگرمکن های خورشیدی کلکتورهای خورشیدی هستند. فراوان ترین انواع کلکتورهای خورشیدی کلکتورهای صفحه تخت و کلکتورهای لوله خلاء هستند. به دلیل اتلاف حرارتی زیاد، کلکتورهای صفحه تخت دارای راندمان مناسبی نسبت به کلکتورهای لوله خلاء نیستند. کلکتورهای لوله خلاء خود انواع مختلفی دارند که در این پژوهش از کلکتور لوله خلاء با لوله ی U-شکل جهت شبیه سازی استفاده شده است. در پایان نامه به مدل سازی تک فازی یک کلکتور لوله خلاء به صورت سه بعدی در شرایط پایا پرداخته شده است. جهت مدل سازی CFD و تولید شبکه به ترتیب از نرم افزارهای Fluent و Gambit استفاده شده است. جهت مدل سازی جریان سیال آرام و تراکم ناپذیر در نظر گرفته شده است. از مدل DO برای شبیه سازی تابش در کلکتور استفاده شده است. در این پژوهش اثر مشخصه های هندسی کلکتور شامل طول، قطر، چیدمان لوله ی U-شکل در کلکتور، هدایت حرارتی ماده پرکننده داخل کلکتور و نانوسیال هایCuO-H 2 O، Al 2 O 3 -H 2 O و TiO 2 -H 2 O بر انتقال حرارت و راندمان کلکتور مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش طول، قطر و هدایت حرارتی ماده پرکننده منجر به افزایش راندمان کلکتور می گردد. در بین چیدمان های مورد بررسی قرار گرفته، چیدمانی بیشترین راندمان را داراست که لوله یU-شکل عمودی باشدو همچینین چیدمانی کمترین راندمان را دارد که لوله ی U-شکل به صورت افقی قرار گرفته باشد. استفاده از نانوسیالات به عنوان محیط انتقال حرارت در ککلتور منجر به افزایش راندمان حرارتی ککلتور می گردد. بیشترین میزان افزایش راندمان حرارتی کلکتور مربوط به نانوسیال آب- اکسیدمس با 8/13 درصد افزایش نسبت به آب می باشد. نانوسیال آب- اکسیدمس به ترتیب حدود 3/1 و 5/1 درصد افزایش راندمان بیشتری نسبت به نانوسیالات آب- اکسید تیتانیوم و آب= اکسیدآلومینیوم را نشان می دهد. با توجه به شدت کاهش ظرفیت حرارتی نانوسیال های مورد استفاده قرار گرفته، می توان ظرفیت حرارتی را عاملی مهم در افزایش راندمان کلکتورهای لوله خلاء خورشیدی دانست. کلمات کلیدی: انرژی خورشیدی، کلکتورهای لوله خلاء خورشیدی، راندمان حرارتی، نانوسیال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی