هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد حرارتی کلکتور خورشیدی استوانه ای است. کلکتور خورشیدی استوانه ای از یک پوشش شفاف پلاستیکی یا شیشه ای به صورت لوله تشکیل شده است. درون این لوله، یک لوله مارپیچ فلزی سیاه رنگ به عنوان جاذب انرژی خورشیدی وجود دارد که سیالی مانند آب در آن جریان می یابد و انرژی حرارتی را جذب می کند و گرم می شود. در فضای بین لوله جاذب و پوشش شفاف، گاز وجود دارد. در این پژوهش، تاثیر نوع گاز مذکور بر عملکرد حرارتی بررسی شده است. به این منظور یک کلکتور نمونه برای تامین آب گرم با دبی جرمی 23/0 گرم بر ثانیه در نظر گرفته شد و به کمک نرم افزار fluent تاثیر گازهای هوا، دی اکسید کربن، آرگون، کریپتون، زنون بر عملکرد حرارتی کلکتور بررسی شد. ضریب انتقال حرارت هدایتی و نیز عدد پرانتل برای گازهای آرگون، کریپتون، زنون نسبت به هوا کمتر است و انتقال حرارت جابجایی در فضای بین لوله جاذب و پوشش شفاف کاهش می یابد بنابراین تلفات حرارتی کاهش و لذا عملکرد حرارتی افزایش می یابد. برای 15 تیرماه، در کرمانشاه حداکثر تابش خورشیدی w/m2 910 است، راندمان حرارتی کلکتور برای گازهای هوا، دی اکسید کربن، آرگون، کریپتون و زنون به ترتیب 4/25 درصد، 6/25 درصد، 6/26 درصد، 2/27 درصد و 9/27 درصد می باشد، که بیشترین افزایش 5/2 درصد و مربوط به گاز زنون می باشد. نتایج فوق برای 15 دی ماه در کرمانشاه که حداکثر تابش خورشیدی w/m2 420 است، مقادیر راندمان حرارتی به ترتیب 6/31، 9/32، 3/34، 3/35 و 6/36 درصد می باشد، که اولا بیشترین افزایش راندمان 5 درصد و و مربوط به گاز زنون است و ثانیا راندمان حرارتی نسبت به تیر ماه بیشتر شده است، هر چند که تابش خورشید در تیر ماه بیشتر می باشد. زیرا با افزایش درجه حرارت، تلفات حرارتی نیز افزایش می یابد.

نتایج نشان می دهد که آرایش موانع 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 و کاهش تلفات حرارتی از پوشش شفاف با جذب بخش قابل توجه ای از امواج باز تابیده شده از سمت صفحه جاذب توسط موانع، عملکرد حرارتی هواگرمکن بهبود می یابد. براساس نتایج بدست 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 بیشترین بازده در ظهر خورشیدی مشاهد شد از طرفی با دورشدن از ظهر خورشیدی و نزدیک شدن به غروب آفتاب و کاهش توان ورودی، عملکرد حرارتی هواگرمکن کاهش می یابد. افزایش متوسط دمای روازنه ی هوای ورودی در بهترین حالت نسبت به حالت مرجع 23/82% بهبود می یابد و متناسب با بهبود افزایش متوسط دمای روازنه ی هوای ورودی، متوسط بازده انرژی روزانه در بهترین حالت نسبت به حالت مرجع 80% افزایش داشته است از طرفی اگزرژی تخریب شده نسبت به حالت مرجع در مناسب ترین حالت 52% کاهش می یابد و متناسب با کاهش تلفات اگزرژی تخریب شده، بازده اگزرژی افزایش معادل 4/74% را نسبت به حالت مرجع تجربه نموده است. در چیدمان های یکسان از چینش موانع ثابت و متحرک، در دبی جرمی پایین که در آرایش های مختلف، متفاوت می باشد چینش های موانع متحرک از عملکرد حرارتی (بازده انرژی و بازده اگزرژی) پایین تری بر خوردار می باشند ولی با افزایش نرخ جریان جرمی هوای ورودی عملکرد حرارتی چیدمان های موانع متحرک با نرخ بیشتری نسبت به چیدمان های موانع ثابت افزایش می یابد. با افزایش نرخ دبی جرمی بازده انرژی و بازده اگزرژی در تمامی 9 حالت بررسی شده افزایش می یابد و از طرفی نرخ افزایش بازده کاهش می یابد با این توصیف که نرخ کاهش افزایش بازده در حالت مرجع نسبت به حالت های دارای چینش موانع بیشتر می باشد.همچنین در کلیه حالت های بررسی شده شامل آرایش موانع برروی صفحه جاذب و در حالت مرجع بازده انرژی هواگرمکن نسب به بازده اگزرژی هواگرمکن بیشتر می باشد