تقصي أداء المجمع الشمسي ذو الأنبوب المفرغ المملوء بمائع نانوي من انابيب الكاربون النانوية ذات الجدران المتعددة والماء تحت ظروف الحلة المناخية

المؤلفون

  • نغم ياس خضير Metallurgy Department, University of Babylon/ College of Materials Engineering, Babylon City. Hilla -Iraq
  • احمد كاظم حسين Mechanical Engineering Department, University of Babylon/ College of Engineering, Babylon City. Hilla -Iraq

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v14i3.865

الكلمات المفتاحية:

Solar energy, Multi-walled carbon nanotube (MWCNT), Evacuated Solar Collector Tube, Thermal Performance.

الملخص

أن التحدي الرنيسي  الذي يواجه مستقبل البشرية هو زيادة الطلب على الطاقة ومحددات تجهيز مصادر الطاقة التقليدية. لغرض ضمان ديمومة الطاقة في هذا العالم ألان ومستقبلا فأن الطاقة الشمسية هي المصدر المرغوب من الطاقة. المجمعات الشمسية ذات الأنابيب المفرغة تستخدم بالأساس للأغراض المنزلية وايضاً في التطبيقات ذات الدرجات الحرارية المنخفضة حيث ان استبدال مائع التشغيل بالمائع النانوي يحسن انتقال الحرارة. ان تأثير استخدام المائع النانوي المتكون من أنابيب الكاربون النانوية ذات الجدران المتعددة والماء في المجمعات الشمسية ذات الأنابيب المفرغة قد تم دراسته تجريبيا. ثلاث كسور حجميه مختلفه من جسيمات أنابيب الكاربون النانوية ذات الجدران المتعددة وهي (0.05, 0.03, 0.01)% تم اختيارها تحت معدل تدفقات حجميه مختلفة (1-3 L/min) تجارب اجريت في الحلة – العراق. أوضحت النتائج زيادة في الكفاءة مع زيادة الكسر الحجمي لجسيمات أنابيب الكاربون النانوية ذات الجدران المتعددة ومعدل التدفق الحجمي أي عند تركيز (0.05%) و (3 L/min) ان فرق الحراره للمائع عند تركيز (0.05%) ومعدل تدفق حجمي (1L/min) يزداد الى (86.84 %) مع اضافة جسيمات (MWCNT) مقارنة مع الماء. أوضحت النتائج ان اقصى تحسين في الكفاءة للمجمع عند تركيز (0.05%)    ومعدل تدفق حجمي (3L/min) بحدود (69.63%) مقارنة مع الماء.        

المراجع

References:

G. L. Morrison, I. Budihardjo, and M. Behnia, “Water-in-glass evacuated tube solar water heaters”, Sol. Energy, vol. 76, no. 1–3, pp.135–140, 2004. https://doi.org/10.1016/j.solener.2003.07.024

S. A. Kalogirou, “Solar thermal collectors and applications”, Progress in Energy and Combustion Science, vol. 30, no. 3, pp. 231–295, 2004. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2004.02.001

R. Tang, Y. Yang, and W. Gao, “Comparative studies on thermal performance of water-in-glass evacuated tube solar water heaters with different collector tilt angles”, Solar Energy, vol. 85, no. 7, pp.1381–1389, 2011. https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.03.019

L. M. Ayompe, A. Duffy, M. Mc Keever, M. Conlon, and S. McCormack, “Comparative field performance study of flat plate and heat pipe evacuated tube collectors (ETCs) for domestic water heating systems in a temperate climate”, Energy, vol. 36, no. 5, pp.3370–3378, 2011. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.03.034

D. Milani, and A. Abbas, “Multiscale modeling and performance analysis of evacuated tube collectors for solar water heaters using diffuse flat reflector”, Renewable Energy, vol. 86, pp. 360–374, 2016. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.08.013

E. Zambolin, and D. Del Col, “Experimental analysis of thermal performance of flat plate and evacuated tube solar collectors in stationary standard and daily conditions”, Sol. Energy, vol. 84, no. 8, pp. 1382–1396, 2010. https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.04.020

M. A. Sharafeldin, and G. Gróf, “Evacuated tube solar collector performance using CeO2/ water nanofluid”, Journal of Cleaner Production, vol. 185, pp. 347–356, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.03.054

H. Kim, J. Kim, and H. Cho, “Experimental study on performance improvement of U-tube solar collector depending on nanoparticle size and concentration of Al2O3 nanofluid”, Energy, vol. 118, pp. 1304-1312, 2017. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.11.009

M. A. Sharafeldin, G. Gróf, E. Abu-Nada, and O. Mahian, “Evacuated tube solar collector performance using copper nanofluid: Energy and environmental analysis”, Applied Thermal Engineering, vol. 162, 114205, 2019. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114205

M. Eltaweel, A. A. Abdel-Rehim, and A. A. A. Attia, “Energetic and exergetic analysis of a heat pipe evacuated tube solar collector using MWCNT/water nanofluid”, Case Studies in Thermal Engineering, vol. 22, 100743, 2021. https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100743

M. R. Abdulwahab, “A numerical investigation of turbulent magnetic nanofluid flow inside square straight channel”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sci., vol. 1, no. 1, pp.44–52, 2014.

S. B. Abubakar and N. A. Che Sidik, “Numerical Prediction of Laminar Nanofluid Flow in Rectangular Microchannel Heat Sink”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sc., vol. 7, no. 1, pp. 29–38, Mar. 2015.

N. H. Mohamad Noh, A. Fazeli, and N. A. Che Sidik, “Numerical Simulation of Nanofluids for Cooling Efficiency in Microchannel Heat Sink”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sc., vol. 4, no. 1, pp. 13–23, Dec. 2014.

D. G. Jehad and G. A. Hashim, “Numerical Prediction of Forced Convective Heat Transfer and Friction Factor of Turbulent Nanofluid Flow through Straight Channels”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sc., vol. 8, no. 1, pp. 1–10, Apr. 2015.

S. K. Sharma, and S. M. Gupta, “Preparation and evaluation of stable nanofluids for heat transfer application: a review”, Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 79, pp. 202–212, 2016. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2016.06.029

L. Yang, and K. Du, “A comprehensive review on heat transfer characteristics of TiO2 anofluids”, Int. J. Heat Mass Transfer, vol. 108, Part A, pp.11–31, 2017. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.11.086

C. S. Nor Azwadi and I. M. Adam, “Turbulent Force Convective Heat Transfer of Hybrid Nano Fluid in a Circular Channel with Constant Heat Flux”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sc., vol. 19, no. 1, pp. 1–9, Mar. 2016.

M. M. Jamil, N. A. Che Sidik, and M. N. A. W. Muhammad Yazid, “Thermal Performance of Thermosyphon Evacuated Tube Solar Collector using TiO2/Water Nanofluid”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sc., vol. 20, no. 1, pp. 12–29, Apr. 2016.

B. Wei, C. Zou, and X. Li, “Experimental investigation on stability and thermal conductivity of diathermic oil based TiO2 nanofluids”, Int. J. Heat Mass Transf., vol. 104, pp. 537–543, 2017. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.078

N. A. Che Sidik and A. Safdari, “Modelling of Convective Heat Transfer of Nanofluid in Inversed L-Shaped Cavities”, J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sc., vol. 21, no. 1, pp. 1–12, May 2016.

S. Kalogirou, “Solar Energy Engineering”, vol. 2, Elsevier/ Academic Press., Burlington, MA, 2009.

X. Zhang, H. Gu, and M. Fujii “Effective thermal conductivity and thermal diffusivity of nanofluids containing spherical and cylindrical nanoparticles”, Exp. Therm. Fluid Sci., vol.31, pp. 593-599, 2007. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2006.06.009

S. Q. Zhou, and R. Ni, “Measurement of the specific heat capacity of water-based Al2O3 nanofluid”, Appl. Phys. Lett., vol. 92, pp. 1-3, 2008. https://doi.org/10.1063/1.2890431

H. C. Brinkman, "The viscosity of concentrated suspensions and solutions", The Journal of Chemical Physics, vol. 20, no. 4, 571, Apr. 1952. https://doi.org/10.1063/1.1700493

J. P. Holman, "Heat transfer, 10th editi. ed.", Mc-GrawHill Higher education, 2010.

Y. Tong, J. Kim, H. Cho, “Effects of thermal performance of enclosed-type evacuated U-tube solar collector with multi-walled carbon nanotube/water nanofluid”, Renew. Energy, vol. 83, pp. 463–473, 2015. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.04.042

Q. Tian, “Thermal performance of the U-type evacuated glass tubular solar collector”, Build Energy Environ., vol. 26, no. 3, pp. 51-54, 2007.

التنزيلات

منشور

2024-09-22

كيفية الاقتباس

(1)
Khudair, N. Y. .; Husain, A. K. . تقصي أداء المجمع الشمسي ذو الأنبوب المفرغ المملوء بمائع نانوي من انابيب الكاربون النانوية ذات الجدران المتعددة والماء تحت ظروف الحلة المناخية. Journal of Petroleum Research and Studies 2024, 14, 135-154.