Численное моделирование для анализа параметров эффективности нового типа плоского солнечного коллектора

Автор: Кунелбаев Мурат Меркебекович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Альтернативные источники энергии

Статья в выпуске: 4 т.20, 2020 года.

Бесплатный доступ

В данной статье рассматривается новая концепция дизайна плоского солнечного коллектора с использованием гибких трубок. Плоский солнечный коллектор предназначен для запуска холодной воды в системы солнечного теплоснабжения вместо использования дорогих антифризных жидкостей и для удаления вторичных средств. Разработка такого типа солнечных тепловых коллекторов позволит снизить стоимость установки традиционных солнечных тепловых систем без необходимости использования вторичных теплообменников. Определены основные параметры теплоемкости плоского солнечного коллектора. Рассчитан температурный контур пластины-поглотителя плоского солнечного коллектора с температурой на входе 30 °C. В отличие от температурного контура типа змеевика с трубкой обнаружено, что максимальная температура пластины-поглотителя коллектора при одинаковых условиях температуры на входе намного ниже, чем у первой. С помощью коммерческого программного пакета CFD (Computational Fluid Dynamics) ANSYS FLUENT 19.0 были разработаны фазовый дизайн, основанный на прогнозах тепловых характеристик коллектора, и эквивалентный коэффициент теплопередачи пластин поглотителя. Также были рассчитаны переменные экспериментальных испытании для солнечного плоского коллектора, которые были выше при падающем солнечном излучении, чем при температуре окружающей среды.

Еще

Плоский солнечный коллектор, теплоемкость, ANSYS FLUENT 19.0, КПД коллектора

Короткий адрес: https://sciup.org/147234081

IDR: 147234081 | DOI: 10.14529/power200409

Список литературы Численное моделирование для анализа параметров эффективности нового типа плоского солнечного коллектора

Sint N.K.C., Choudhury I.A., Masjuki H.H., Aoyama H. Theoretical analysis to determine the efficiency of a CuO-water nanoﬂuid based-ﬂat plate solar collector for domestic solar water heating system in Myanmar. Solar Energy, 2017, vol. 155, pp. 608–619. DOI: 10.1016/j.solener.2017.06.055
Tian Z., Perers B., Furbo S., Fan J. Annual measured and simulated thermal performance analysis of a hy-b¬rid solar district heating plant with ﬂat plate collectors and parabolic trough collectors in series. Applied Energy, 2017, vol. 205, pp. 417–427. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.07.139
Li Q., Chen Q., Zhang X. Performance analysis of a rooftop wind solar hybrid heat pump system for buil-dings. Energy Build, 2013, vol. 65, pp. 75–83. DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.05.048
Tian Z., Zhang S., Deng J., Fan J., et al. Large-scale solar district heating plants in Danish smart thermal grid: Developments and recent trends. Energy Convers Manag, 2019, vol. 189, pp. 67–80. DOI: 10.1016/j.enconman.2019.03.071
Kalogirou S.A. Solar thermal collectors and applications. Progress in Energy and Combustion Science, 2004, vol. 30, pp. 231–295. DOI: 10.1016/j.pecs.2004.02.001
Cerón J.F., Pérez-García J., Solano J.P., García A., Herrero-Martín R. A coupled numerical model for tube-on-sheet ﬂat-plate solar liquid collectors. Analysis and validation of the heat transfer mechanisms. Applied Ener-gy, 2015, vol. 140, pp. 275–287. DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.11.069
Gunjo D.G., Mahanta P., Robi P.S. Exergy and energy analysis of a novel type solar collector under steady state condition: experimental and CFD analysis. Renew Energy, 2017, vol. 114, pp. 655–669. DOI: 10.1016/j.renene.2017.07.072
Álvarez A., Tarrío-Saavedra J., Zaragoza S., López-Beceiro J., Artiaga R., Naya S., et al. Numerical and experimental study of a corrugated thermal collector. Case Studies in Thermal Engineering, 2016, vol. 8, pp. 41–50. DOI: 10.1016/j.csite.2016.03.007
Del Col D., Padovan A., Bortolato M., Dai Prè M., Zambolin E. Thermal performance of ﬂat plate solar col-lectors with sheet-and-tube and roll-bond absorbers. Energy, 2013, vol. 58, pp. 258–269. DOI: 10.1016/j.energy.2013.05.058
Chen G., Doroshenko A., Koltun P., Shestopalov K. Comparative ﬁeld experimental investigations of dif-ferent ﬂat plate solar collectors. Solar Energy, 2015, vol. 115, pp. 577–588. DOI: 10.1016/j.solener.2015.03.021
Facão J. Optimization of ﬂow distribution in ﬂat plate solar thermal collectors with riser and header arrangements. Solar Energy, 2015, vol. 120, pp. 104–112. DOI: 10.1016/j.solener.2015.07.034
Fan J., Shah L.J., Furbo S. Flow distribution in a solar collector panel with horizontally inclined absorber strips. Solar Energy, 2007, vol. 81, pp. 1501–1511. DOI: 10.1016/j.solener.2007.02.001
Zhou F., Ji J., Yuan W., Cai J., Tang W., Modjinoua M. Numerical study and experimental validation on the optimization of the large size solar collector. Applied Thermal Engineering, 2018, vol. 133, pp. 8–20. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.01.026
Wang N., Zeng S., Zhou M., Wang S. Numerical study of ﬂat plate solar collector with novel heat collect-ing components. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2015, vol. 69, pp. 18–22. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2015.10.012
Deng Y., Zhao Y., Wang W., et al. Experimental investigation of performance for the novel ﬂat plate solar collector with micro-channel heat pipe array (MHPA-FPC). Applied Thermal Engineering, 2013, vol. 54, iss. 2, pp. 440–449. DOI:10.1016/j.applthermaleng.2013.02.001
Deng Y., Wang W., Zhao Y., Yao L., Wang X. Experimental study of the performance for a novel kind of MHPA-FPC solar water heater. Applied Energy, 2013, vol. 112, pp. 719–726. DOI: 10.1016/j.apenergy.2013.06.019
Mansour M.K. Thermal analysis of novel minichannel-based solar ﬂat-plate collector. Energy, 2013, vol. 60, pp. 333–343. DOI: 10.1016/j.energy.2013.08.013
Moss R.W., Shire G.S.F., Henshall P., Eames P.C., Arya F., Hyde T. Design and fabrication of a hydroformed absorber for an evacuated ﬂat plate solar collector. Applied Thermal Engineerimg, 2018, vol. 138, pp. 456–464. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.04.033
Saedodin S., Zamzamian S.A.H., Eshagh Nimvari M., Wongwises S., Javaniyan Jouybari H. Performance evaluation of a ﬂat-plate solar collector ﬁlled with porous metal foam: experimental and numerical analysis. En-ergy Conversion and Management, 2017, vol. 153, pp. 278–287. DOI: 10.1016/j.enconman.2017.09.072
Amirgaliyev Y., Kunelbayev M., Wójcik W., Amirgaliyev B., Kalizhanova A., Auelbekov O., Kataev N., Kozbakova A. Calculation and selection of flat-plate solar collector geometric parameters with thermosiphon cir-culation. Journal of Ecological Engineering, 2018, vol. 19, iss. 6, pp. 176–181. DOI: 10.12911/22998993/91882
Duffie J.A., Beckman W.A. Solar Engineering of Thermal Processes. 4th edition, New York, John Wiley & Sons, 2013. 944 p.

Еще

Статья научная