مطالعه تجربي و تحليلي اثر دبي جريان بر رفتار ديناميكي و راندمان كلكتور آسفالت در شرايط عملياتي واقعي

Experimental and Theoretical Investigation of Flow Rate Effect on Dynamic and Efficiency of Asphalt Solar Collector in Real Operating Condition

دماي آسفالت در اثر تابش خورشيد افزايش مي‌يابد و در طول روز اختلاف قابل ملاحظه‌اي بين دماي هواي محيط پيرامون و دماي آسفالت شكل مي‌گيرد و اين اختلاف دما پتانسيل مناسبي براي گرم‌كردن سيال عامل مانند آب فراهم مي‌كند. كلكتورهاي آسفالت در كنار ساختار بسيار ساده، امكان استفاده از اين پتانسيل را فراهم كرده‌اند. مطالعه تجربي و تحليلي حاضر پاسخ ديناميكي و راندمان كلكتور آسفالت را در شرايط عملياتي در شهرستان بم، كرمان مورد مطالعه قرار داده است. در مطالعه حاضر با طراحي و ساخت يك كلكتور آسفالت با مساحت m21/2 و پايش پارامترهاي موثر مانند شدت تابش و درجه حرارت ورودي و خروجي از كلكتور به مدت 6ساعت از روز عملكرد اين دسته از كلكتورها بررسي شده است. مطالعه اخير نشان مي‌دهد كه با افزايش دبي جريان ورودي به كلكتور به ميزان دو برابر، راندمان كلكتور به مقدار متوسط 25% افزايش مي‌يابد در حالي كه اختلاف دماهاي ورودي و خروجي رو به كاهش مي‌گذارد. از طرفي با بهره‌گيري از نتايج تجربي در رويكرد تحليلي راندمان حرارتي براي ساير دبي‌ها در محدوده رژيم جريان آرام پيش‌بيني شده است. نتايج به دست آمده از رويكرد تحليلي با دقت مناسبي با نتايج آزمايشگاهي مطابقت دارد. استفاده از روش تحليلي راهكاري مناسب براي تخمين كارآيي كلكتور در مواقعي كه نتايج تجربي در دسترس نيست، در اختيار مي‌گذارد.

The asphalt pavements are exposed to daily solar radiation; hence the asphalt pavements provide the remarkable potential to heat a working fluid such as water. Simple structure and ease of fabrication of asphalt solar collectors (ASCs) promise applicability and lowcost operation of this class of thermal collectors. The current experimental and theoretical investigation evaluates the performance, efficiency and dynamic of ASCs in real operating condition at Bam County, Kerman. In this research, to investigate the performance of ASCs, a 1.2m2 prototype was fabricated and its dynamics was monitored under 6 hours a day in two different flow rates of water. The results illustrate that increasing the flow rate of water to collector by 2 times improves the collector efficiency by 25%, while the difference in the inlet and outlet water temperatures decreases. Furthermore, by utilizing the experimental data, a theoretical approach was utilized to predict the performance of ASC in the other flow rates of water. The developed analytic approach has good consistency with the obtained experimental test. The analytic approach provides an effective method to estimate the performance of ASCs with appropriate accuracy, when the experimental results are unavailable.