بررسی ترمودینامیک کالکتور تخت خورشیدی جهت خشک کردن محصولات کشاورزی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

پایین بودن ظرفیت گرمای ویژه ی هوا و همچنین، پایین بودن ضریب انتقال حرارت جابه جایی مابین سیال هوای عبوری از مجرای کالکتور و صفحه ی جاذب حرارت، از مشکلات اصلی استفاده سیال هوا در کالکتورهای تخت خورشیدی می باشد. ایجاد ناهمواری در زیر صفحه ی جاذب حرارت از جمله روش های موثر در افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی، شکستن زیرلایه ی آرام، به منظور افزایش سطح و زمان تماس هوا با صفحه ی جاذب حرارت در جریان متلاطم داخل مجرای کالکتور می باشد. با این وجود، استفاده از این روش، موجب افزایش توان مورد نیاز فن مکشی به دلیل افزایش افت فشار موجود در سیستم، هم زمان با افزایش ضریب اصطکاک می شود. دستگاه شبیه ساز کالکتور تخت خورشیدی به منظور بررسی تست و ارزیابی ناهمواری بهینه ی ارائه شده، ساخته شد. تاثیر ناهمواری inclined broken rib در عدد ناسلت و ضریب اصطکاک، با انجام آزمایش تجربی در شارهای حرارتی متفاوت و اعداد رینولدز تعیین شده، بررسی گردید. به منظور شبیه سازی به روش دینامیک سیالات محاسباتی، ناهمواری مورد نظر، با استفاده از روش شبکه بندی hex در نرم افزار gambit مدل سازی و شبکه بندی گردید. معادله های پیوستگی و انرژی به صورت غیرتفکیکی، برای شار حرارتی w⁄m^2 1000 و عدد رینولدز 20000، با استفاده از نرم افزار fluent حل شده و همگرایی قابل قبولی برای سرعت در جهت محور x (x-velocity)، سرعت در جهت محور y (y-velocity)، سرعت در جهت محور z (z-velocity)، k، ε و انرژی حاصل گردید. همان طور که پیش بینی می گردید، جریان ثانویه در راستای ناهمواری مشاهده شد. حداکثر مقدار سرعت محوری، بزرگی سرعت، فشار استاتیکی و فشار دینامیکی در دیواره ی بالایی ناهمواری و در منطقه ی رخنه مشاهده شد. اختلاف مابین عدد ناسلت حاصله از آزمایش های انجام شده و رابطه ی دیتوس-بولتر برای صفحه ی جاذب حرارت صاف قابل قبول بود. حداکثر مقدار عدد ناسلت برای صفحه ی جاذب حرارت دارای ناهمواری در شار حرارتی w⁄m^2 1300 و عدد رینولدز تقریبی 5300، برابر با 50.26 مشاهده شد. مقدار ضریب ترموهیدرولیکی به دست آمده برای ناهمواری آزمایش شده، مقادیر بیش تری را نسبت به ناهمواری های استفاده شده در تحقیقات پیشین دارا بود.