بررسی تحلیلی اثر پارامترهای نانوسیال برکلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم

خورشید منبعی است تقریبا تمام نشدنی که می تواند متضمن انرژی مورد نیاز جهان باشد. وجود این انرژی ارزان و نامحدود بر گستره فعالیت های اکتشافی این حوزه افزوده است تا با گسترش تکنولوژیهای نوین، راهکارهای جدیدی برای بهره گیری از منابع خورشیدی ارائه شود. در این میان ظهور نانوسیالات یا سوسپانسیون نانوذرات- مایع، دسته جدیدی از کلکتورهای خورشیدی مبتنی بر نانوسیال ها را ایجاد کرده است که به کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم شناخته می شوند. در طرح های جدید، کلکتورهای جذب مستقیم از نانوسیال به عنوان محیط جاذب استفاده می شود. در این پژوهش هدف ما بررسی پارامترهای موثر بر بازده این کلکتورها می باشد. یکی از قدم های مهم در این پایان نامه ارائه مدلی برای محاسبه ضریب اطفاء نانوسیال می باشد ابتدا با ارائه سه تئوری رایلی، مای و ماکسول -گارنت، ضریب اطفاء نانوسیالهای مختلف محاسبه شد در نهایت با مقایسه هر سه تئوری نتایج نشان داد که تئوری مای از دقت بالاتری نسبت به دو تئوری دیگر در پیش بینی ضریب اطفاء نانوسیال برخوردار است. در ادامه با حل دوبعدی معادله انرژی و حل یک بعدی معادله انتقال تابشی مدلی برای محاسبه بازده کلکتور خورشیدی جذب مستقیم ارائه شد و تاثیر پارامتر های مختلفی مانند قطر، جزءحجمی نانوذرات، مشخصات هندسی کلکتور، ضریب عبور پوشش شیشه ای، تاثیر استفاده از بازتابنده ایده ال در کف کلکتور و نوع سیال پایه بر بازده بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش قطر ذرات بازده افزایش می یابد اما این افزایش زیاد نیست. با افزایش جزءحجمی نانوذرات بازده کلکتور در ابتدا رشد سریعی خواهد داشت سپس ثابت می ماند. افزایش طول کلکتور کمترین تاثیر را بر بازده کلکتور دارد. هرچه ضریب عبور شیشه بالاتر باشد راندمان بیشتر و استفاده از بازتابنده ایده آل در کف کلکتور روش مناسبی به منظور کاهش هزینه تمام شده کلکتور با حداقل ارتفاع می باشد. نتایج نشان داد تاثیر افزایش ارتفاع کلکتور یکی از پارامتر های مهم بر راندمان کلکتور است زیرا افزایش ضخامت لایه نانوسیال باعث جذب بیشتر و افزایش راندمان می شود. همچنین در بررسی نوع سیال پایه از چهار سیال پایه (آب، اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول و ترمینول vp-1)، بسته به محدوده دمای کارکرد کلکتور استفاده شد. نتایج نشان داد آب بهترین جاذب نور خورشید می باشد که می توان از آن در کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم با دمای پایین مانند آبگرم کن های خورشیدی استفاده کرد. از طرفی در این پژوهش روش جدیدی برای محاسبه ضریب اطفاء مخلوط آب – اتیلن گلیکول براساس تئوری ماکسول- گارنت ارائه شده است که در کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم دما پایین جایگزینی مناسبی برای آب براساس شرایط آب و هوای هر منطقه می باشد. در نهایت از مقایسه این کلکتورها با کلکتورهای صفحه تخت معمولی افزایش تقریبا 10 درصدی در بازده مشاهده شد.