بررسی عملکرد حرارتی هواگرمکن خورشیدی با موانع متخلخل بر روی صفحه جاذب

در مطالعه حاضر، دو دستگاه هواگرمکن خورشیدی هر یک با مساحت مؤثر (سطح کلکتور) 1۴/1 مترمربع ساخته شد و در دانشکده فنی مهندسی دانشگاه رازی در زاویه قرارگیری ثابت معادل عرض جغرافیایی شهر کرمانشاه (۳۲/34 درجه شمالی) و روبه جنوب در طول روزهایی از دی ماه از ساعت 10 تا 16 و در دبی های جرمی 01/0، ۰۲/۰، ۰۳/۰ و 04/0 کیلوگرم بر ثانیه هوای ورودی، به صورت تجربی بررسی شد. این بررسی ها برای 3 حالت با آرایش موانع متخلخل بر روی صفحه جاذب و یک حالت بدون آرایش موانع (حالت مرجع) انجام شد. از فوم آلومینیومی سلول بسته به عنوان موانع متخلخل استفاده شد. موانع متخلخل با ضخامت 1 سانتی¬متر و سطح 90 سانتی¬متر مربع و با آرایش های متوالی، نیمه متناوب و متناوب بر روی صفحه جاذب قرار گرفتند. دمای شیشه، دمای صفحه جاذب، دمای محیط، دمای هوای ورودی و خروجی، سرعت جریان هوای خروجی و تابش خورشید اندازه گیری و ثبت شد و سپس بازده حرارتی از دیدگاه قوانین اول و دوم ترمودینامیک بررسی شد. نتایج نشان می دهد که با آرایش موانع متخلخل در حالت کلی به دلیل افزایش سطح انتقال حرارت، کاهش فضای مرده با هدایت جریان به تمامی سطح صفحه جاذب و فضای کانال عبور هوا، افزایش میزان آشفتگی جریان و متناسب با آن افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی، عملکرد حرارتی هواگرمکن بهبود می یابد. بر اساس نتایج به دست آمده با افزایش توان ورودی به هواگرمکن با نزدیک شدن به ظهر خورشیدی عملکرد حرارتی (بازده انرژی و بازده اگزرژی) هواگرمکن افزایش می یابد و بیش¬ترین بازده در ظهر خورشیدی مشاهده شد. از طرفی با دور شدن از ظهر خورشیدی و نزدیک شدن به غروب آفتاب و کاهش توان ورودی، عملکرد حرارتی هواگرمکن کاهش می یابد. با افزایش دبی جرمی، بازده انرژی و بازده اگزرژی در تمامی حالات بررسی شده افزایش می یابد. به طوری که بیش ترین بازده مربوط به آرایش متناوب در دبی جرمی ۰۴/۰ کیلوگرم بر ثانیه (با بازده انرژی متوسط ۴۱/۷۶ درصد و بازده اگزرژی متوسط ۹۵/۴۱ درصد) است که در این حالت بازده انرژی و اگزرژی نسبت به حالت مرجع در همان دبی جرمی به ترتیب ۷۹/۶۳ درصد و ۰۵/۶۰ درصد افزایش می یابد. کم ترین بازده مربوط به حالت مرجع (بدون چیدمان موانع) در دبی جرمی ۰۱/ کیلوگرم بر ثانیه (با بازده انرژی متوسط ۵۵/۳۰ درصد و بازده اگزرژی متوسط ۰۷/۱۹ درصد) است. همچنین در کلیه حالت های بررسی شده شامل آرایش موانع بر روی صفحه جاذب و حالت مرجع (بدون چیدمان موانع) بازده انرژی هواگرمکن نسبت به بازده اگزرژی هواگرمکن بیش¬تر می باشد.