بررسی تجربی عملکرد حرارتی کلکتور خورشیدی استوانه ای

هدف از این پژوهش بررسی عملکرد حرارتی کلکتور خورشیدی استوانه ای می باشد. کلکتور خورشیدی استوانه ای از یک پوشش شفاف پلاستیکی یا شیشه ای لوله ای شکل تشکیل شده است. درون این استوانه، یک لوله مارپیچ فلزی سیاه رنگ به عنوان جاذب انرژی خورشید قرار دارد که سیالی مانند آب در آن جریان یافته و با جذب انرژی حرارتی گرم می شود.در حالت معمولی فضای بین لوله جاذب و پوشش شفاف هوا وجود دارد. در این پژوهش، تأثیر استفاده از گاز بی اثر آرگون بر عملکرد حرارتی کلکتور بررسی شده است. به این منظور یک کلکتور ساخته شد و با دو گاز هوا و آرگون مورد آزمایش قرار گرفت. در این کلکتور یک کویل مارپیچ به قطر خارجی 70 میلی متر درون یک استوانه شیشه ای با طول800 میلی متر و شعاع داخلی 140 میلی متر و ضخامت 5 میلی متر تعبیه گردید. کویل از لوله مسی رنگ شده به رنگ سیاه، به قطر داخلی 2 میلی متر و قطر خارجی 175/3 میلی متر ساخته شد. با توجه به این که ضریب انتقال حرارت هدایتی و همچنین عدد پرانتل برای گاز آرگون نسبت به هوا کمتر است، انتقال حرارت جابجایی در فضای بین لوله جاذب و پوشش شفاف کاهش می یابد در نتیجه تلفات حرارتی کاهش و عملکرد حرارتی افزایش می یابد. برای 22 ام تا 29ام شهریورماه در شهر ایلام با عرض جغرافیایی33/36 و ارتفاع از سطح دریا 1363 متر و حداکثر تابش خورشید 1250 وات بر مترمربع، بهترین راندمان برای گاز آرگون و هوا در ظهر خورشیدی به ترتیب 14/52 درصد 17/48 درصد می باشد که بیشترین افزایش راندمان برای آرگون نسبت به هوا، 24/8 درصد می باشد. با افزایش دبی در محدوده 2 کیلوگرم بر ساعت تا 4 کیلوگرم بر ساعت، تا دبی 5/3 کیلوگرم بر ساعت بازده حرارتی افزایش یافته، ولی در دبی 4 کیلوگرم بر ساعت راندمان حرارتی برای هر دو گاز آرگون و هوا کاهش می یابد که علت این امر کاهش میزان انتقال حرارت در طول کلکتور به دلیل کاهش زمان ماند سیال در تماس با جاذب می باشد.