بررسی عددی تاثیر استفاده نانوسیال بر میزان انتقال حرارت در کلکتورهای خورشیدی لوله خلا

افزایش قیمت سوخت های فسیلی و تخلیه سریع منابع انرژی متعارف از نگرانی های عمده در بازار انرژی است. انرژی خورشیدی به عنوان یکی از انرژی های پاک و ارزان می تواند جایگزین انرژی های فسیلی متعارف شود. این انرژی توسط کلکتورهای خورشیدی جمع آوری و سپس به انرژی حرارتی و یا الکتریکی تبدیل می گردد. بازده پایین و قیمت گران کلکتورهای خورشیدی در مقایسه با دستگاه های فسیلی متعارف دانشمندان و مهندسان را وادار می سازد که برای افزایش عملکرد آن ها تلاش کنند. سیالاتی که دارای ذرات جامد با مقیاس نانو که در سیال پراکنده شده است نانوسیال گفته می شود. نانو ذرات جامد فلزی یا غیر فلزی خواص ترموفیزیکی سیال را همچون ضریب انتقال حرارت هدایتی، ویسکوزیته، گرمای ویژه، چگالی سیال را تغییر می دهد. نانوسیال دارای ضریب انتقال حرارت هدایتی بالاتری نسبت به سیال پایه دارد. استفاده از نانوسیالات به صورت مستقیم روی بازده کلکتور خورشیدی تاثیرگذار است. اما از لحاظ اقتصادی استفاده از نانوسیالات یک چالش بزرگ قلمداد می شود. کلکتورهای مورد بررسی در این پایان نامه از نوع کلکتور لوله خلا است. هر کلکتور لوله ای خلاء از تعدادی لوله شیشه ای دو جداره که بین جداره های آن خلاء ایجاد شده، تشکیل شده است. انتهای این لوله ها بسته است و جریان آب سرد از تانک وارد لوله شده، به صورت ترموسیفون گرم شده و به بالا حرکت می کند. هدف تحقیق حاضر بررسی عملکرد حرارتی یک کلکتور خورشیدی ترموسیفونی از نوع لوله خلا به همراه تانک ذخیره و کویل مسی جهت گرم کردن آب شهری با استفاده از سیال کاری نانوسیال به جای سیال مرسوم آب می باشد. در این پژوهش از نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم برای دبی های مختلف ورودی به کویل استفاده شد. با بررسی دمای میانگین خروجی از کویل برای غلظت های حجمی مختلف نانوذرات اکسید آلومینیوم به این نتیجه رسیدیم که با افزایش غلظت حجمی دمای میانگین خروجی از کویل نسبت به آب خالص نزدیک به 15% کاهش می یابد. همچنین انتقال حرارت خروجی از کویل به 20% کاهش می یابد.