بررسی تجربی عملکرد کلکتور خورشیدی به روش جذب حجمی

استفاده از تابش متمرکز شده خورشید به عنوان یک منبع گرمایی عظیم می تواند جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی در واحدهای نیروگاهی باشد. البته هم اکنون بازدهی سوخت های فسیلی در نیروگاه های سیکل های ترکیبی بیش از 50 % است. این در حالی است که توان سیکل هایی که تابش متمرکز شده خورشید در آنها به عنوان منبع گرمایی استفاده می شود کمتر از 20 % است. امروزه اکثر سازوکارهای متمرکز کننده تابش خورشید از گیرنده هایی با صفحات جذب کننده برای تبدیل تابش خورشید به انرژی گرمایی بهره می برند. اگرچه کلکتورهایی که از نوع جذب سطحی هستند دارای سطوح مناسبی برای جذب تابش خورشید هستند ولی نحوه و عملکرد انتقال حرارت در آنها با افت زیادی همراه است. ولی در گیرنده های جذب حجمی تابش متمرکز شده به طور مستقیم جذب سیال شده و این تابش به طور یکنواخت تری در سیال توزیع می شود که این مسئله می تواند سبب کاهش اختلاف دمای بین سطح کلکتور و سیال عامل شود. یکی از شیوه های پیشنهاد شده برای افزایش بازدهی کلکتورهای خورشیدی در عین حفظ سادگی سیستم، جذب مستقیم انرژی خورشید توسط توده یا حجم سیال است .در این پژوهش در ابتدا با ارایه مدل سهموی شکل از کلکتورهای متمرکز کننده جذب مستقیم، به بررسی بازدهی سیستم با سیال آب مقطر پرداخته و سپس راندمان کلکتور حاوی نانوسیال اکسید آلومینیوم با جزء های حجمی 1/0 و 2/0 و 3/0 درصد بررسی و مقایسه می شود. با افزایش جزء حجمی نانوسیال بازده در دبی های بین 10 تا 50(l/hm2) روند قابل قبولی دارد ولی در دبی های بیشتر بازدهی به شدت کاهش می یابد. بازدهی کلکتور با نانوسیال اکسید آلومینیوم با جزء حجمی3/0 % به حدود 65/0 می رسد. با افزایش جزء حجمی نانوسیال ویسکوزیته نانوسیال نیز افزایش می یابد، این افزایش در مورد نانوسیال اکسید آلومینیوم به صورت نمایی می باشد. همچنین استفاده از نانوسیال با غلظت های حجمی پایین تاثیر چندانی بر توان پمپاژ سیال داخل سیکل ندارد. هر چه میزان جزء حجمی نانوسیال افزایش یابد میزان پایداری آن کاهش می یابد و ذرات با سرعت بیشتری کلوخه و ته نشین می شوند و باید به یک نقطه بهینه رسید. در تحقیقات انجام شده آمده است که با افزایش جزء حجمی بیش از 6/0 % خواص حرارتی نانوسیال دیگر افزایش نیافته و ناپایداری نیز شدت پیدا می کند. در نهایت نیز راهکارهایی برای کاهش تلفات حرارتی و افزایش بازدهی سیستم ارائه می شود.