مدلسازي و بررسي عملكرد كلكتور خورشيدي لوله خلا با لوله U شكل

Modeling and performance analysis of U-pipe evacuated tube solar collector

در اين مقاله، براساس موازنه‌ي انرژي براي كلكتور خورشيدي لوله خلا دوجداره با لوله U، عملكرد حرارتي يك واحد كلكتور به صورت مجزا با روش تحليلي بررسي مي‌شود. اثر پارامترهاي ضريب اتلاف حرارت، دبي جرمي، دماي محيط و نوع سيال عامل بر روي عملكرد كلكتور به وسيله‌ي حل يك بعدي تحليل مي‌شود. مدل ارائه شده تطابق خوبي با داده¬هاي تجربي داشت. نتايج نشان داد با افزايش دماي متوسط سيال در دماي محيط ثابت، ضريب اتلاف حرارتي كلكتور افزايش پيدا مي¬كند، همچنين در دماي متوسط سيال ثابت، با افزايش دماي محيط اين ضريب افزايش پيدا مي¬كند. دماي محيط به طور كلي تاثير چنداني بر روي بازده كلكتور نمي¬گذارد. مشاهده شد با افزايش دبي جرمي بازده حرارتي كلكتور افزايش پيدا مي¬كند اما اين افزايش زياد نيست. در بين سه سيال عامل هوا، متان و آب، هوا كمترين بازده را از خود نشان داد و عملكرد حرارتي كلكتور براي دو سيال عامل متان و آب تقريبا يكسان بود.

In this paper, based on the energy balance equations for U-pipe evacuated tube solar collector, the thermal performance of one unit of the collector is evaluated analytically. The effect of the parameters such as the overall heat loss coefficient, mass flow rate, ambient temperature, and working fluid on the performance of the collector is analyzed. The presented mathematical model was in good agreement with the experimental values. Results showed that in a given ambient temperature, the collector efficiency is decreased with the increase of the average fluid temperature; moreover, collector efficiency would increase with escalation of mass flow rate. The case in which air was used as the working fluid showed the least efficiency between the three analyzed working fluids, and the thermal efficiency of the collector for methane and water was the same.