بررسی عددی عملکرد حرارتی استفاده از نانو سیال آلومینیوم اکسید/آب در کلکتورهای خورشیدی لوله ای تحت خلاء دارای لوله خمیده با زاویه 180 درجه

انرژی خورشیدی یکی از منابع تامین انرژی رایگان ،پاک و عاری از اثرات مخرّب زیست محیطی است.با توجه به تخریب بی رویه محیط زیست و آلودگی های ناشی از سوخت های فسیلی،استفاده از انرژی های پاک و راههای کاهش قیمت تولید این نوع انرژی ها، مورد اولویت و بررسی قرار گرفته است.از طرف دیگر، با توجه به افزایش قیمت انرژی، جایگزین کردن انرژی های نو و تجدید پذیر، در آینده نزدیک، مقرون به صرفه به نظر می رسد.در ایران به طور متوسط سالیانه، بیش از سیصد روز آفتابی گزارش و میزان تابش خورشید در ایران، بین 1800 تا 2200 کیلو وات برساعت بر مترمربع درسال تخمین زده شده است. همچنین مشکل هدایت حرارتی پایین سیالات عامل، مانندآب،نفت و اتیل گلیکول، باعث جایگزینی سیال های معمول با سیالات اصلاح شده با هدایت حرارتی بالاتر، شده است.طی سالیان اخیر ساخت ذرات با ابعاد نانو متری پیشرفت قابل ملاحظه ای کرده و یک نوع جدیدی از مخلوط های جامد-مایع به نام نانو سیال ، تولید گردیده است.آلومینیوم-اکسید((al2o 3 یکی از مواد سرامیکی مهم، دارای کاربردهای متنوع، به عنوان نانو ذرات در نانوسیالات مورد استفاده قرار گرفته است. در میان خواص مختلف و برجسته آلومینا می توان به خواص مکانیکی مانند استحکام فشاری و سختیو همچنین دیرگدازی بالای آن اشاره نمود.این ذرات در ابعاد نانو و به صورت همگن درون سیال پخش شده اند.در این مطالعه، به بررسی عددی تأثیر استفاده از نانوسیال آلومینیوم اکسید-آب، با درصد حجمی های مختلف نانوذرات،در انتقال حرارت کلکتور لوله ای تحت خلاء دارای لوله خمیده با زاویه 180 درجه پرداخته و خصوصیات آن با آب خالصمقایسه شده است.هم چنین تأثیر آن بر انتقال حرارت و راندمان کلکتور مورد بررسی قرارگرفته است.بدین منظور ،دمای متوسط خروجی در دبی جرمی های مختلف، بازده گرمائی کلکتور، ضریب انتقال حرارت جابجائی،عدد ناسلت متوسط و تأثیر عدد رینولدز بر پارامترهای حرارتی محاسبه شده است. دیواره های کانال مربوطه با سطح مقطع دایره، تحت شرایط متقارن حرارتی شار ثابت قرار دارند. نانوسیال از درون لوله خمیده، جریان داشته و قسمت خمیده، به منظور جلوگیری از اتلاف گرما، عایق بندی شده است.نانو سیال بصورت نیوتنی،تراکم ناپذیر،تک فاز،همگن فرض و جریان آرام درنظر گرفته شده است.انتقال حرارت جابجائی، از نوع اجباری بوده، معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود حل و برای ارتباط فشار-سرعت از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. مطالعه برای حالت های مختلف، با تغییر عدد رینولدز در محدوده ی ? ≤ re300 ≤900، و به ازای کسر حجمی نانوذرات در محدوده ی 0≤φ≤0/05 انجام شده است. برای مدل کردن هندسه مورد مطالعه و شبکه بندی آن ،ازنرم افزار گمبیت و برای تحلیل و بررسی نتایج عددی از نرم افزار فلوئنت 6/3 استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، به ازای افزایش درصد حجمی ذرات نانو،بازده گرمایی و پارامترهای مربوط به انتقال حرارت در کلکتور، افزایش یافته است.