شبيه سازي عددي هواگرمكن هاي خورشيدي صفحه اي با در نظر گرفتن اثرات تابش گاز

Numerical simulation of plate solar air heater considering gas radiation

ههواگرمكن هاي خوشيدي صفحه اي نمونه اي از مبدل هاي حرارتي بوده كه با جذب انرژي تابشي توسط صفحه جاذب و عبور هوا از روي اين صفحات به طريق انتقال حرارت جابجايي، افزايش دماي هوا را باعث مي شوند. در كار حاضر بعنوان اولين مطالعه صورت گرفته، رفتار حرارتي اين نوع هواگرمكن ها با در نظر گرفتن اثرات تابشي گاز به صورت عددي شبيه سازي شده است. با اين تكنيك عددي، توزيع درجه حرارت و همينطور توزيع شار تابشي در جريان گاز به دست آمده و سعي شده است كه با فرض محيط تابشي (participating medium) ، رفتار حرارتي سيستم مورد تجزيه و تحليل قرار گيرد. مشخص شد كه اگرچه درجه حرارت جريان هوا در اين نوع گرمكن ها بسيار بالا نيست ولي اثرات تابشي گاز، مشخصه هاي حرارتي سيستم را تحت تاثير قرار داده به طوريكه با افزايش عمق اپتيكي از صفر ( گاز غير تابشي) تا 2، نتايج عددي حدود 7% افزايش در دماي گاز خروجي را نشان ميدهند. مقايسه بين نتايج كار حاضر و داده هاي تجربي با خطاي كمتر از 3% رضايت بخش بوده است.

In this paper, the thermal characteristics of solar gas heaters were analyzed to find the effect of using radiating gases rather than air on the efficiency of converting radiative heat flux into gas enthalpy. The set of governing equations including the gas energy equation with radiative term was solved by the finite difference method (FDM). The radiative term in this equation was calculated by numerical solution of the radtaive transfer equation (RTE) using the discrete ordinate method (DOM). Based on the numerical results, it was found that using the radiating gas in the solar gas heater can lead to a considerable efficiency increase. In the studied test case, about 7% increase in the gas outlet temperature was seen when the optical thickness increased from zero (non participating medium) to 2. Comparison between the present numerical results with experimental data published in literature shows good consistency with the error less than 3%.