Title of article :
Effectiveness of Continuous and Discontinuous-Flow Strategies in Heat Dynamics and Performance of Asphalt Solar Collector: An Experimental Study
Author/Authors :
Farzan, H. Mechanical Engineering Department - Faculty of Engineering - Higher Education Complex of Bam - Bam, Iran , Ameri, M. Mechanical Engineering Department - Faculty of Engineering - Shahid Bahonar University of Kerman - Kerman, Iran , Jaafarian, S. M. Mechanical Engineering Department - Faculty of Engineering - Higher Education Complex of Bam - Bam, Iran
Abstract :
Asphalt solar collectors (ASCs) offer a low-cost and reliable alternative to harvest energy from available infrastructures such as roads and pathways by employing the simple techniques. This paper represents an experimental study to evaluate the effectiveness of continuous and discontinuous-flow strategies in the dynamics and performance of a self-constructed ASC under field conditions. To this aim, an ON/OFF switching controller commands to run and stop the system at different time intervals. During the experimental simulations, all the crucial environmental and operational parameters were measured and monitored. This approach assesses the effects of numerous scenarios with different intervals of time on the dynamics of the constructed collector. Continuous and discontinuous-flow strategies were evaluated by comparing three different scenarios, including continuous-flow mode, 5 min OFF-mode and, 10 min OFF-mode. The results show that by extending the OFF-mode, the water is kept stagnant in the hot embedded pipes for more extended periods. Therefore, the temperature difference at the inlet and outlet of collector reduces, and the water leaves the collector at higher temperatures; however, the efficiency of the ASC decreases. Also, even though extending the OFF-mode results in heated water exits the collector at higher temperatures, but the mass of heated water decreases due to continuous interruption of current flow. The test results prove that in continuous-flow strategy, cumulative heat gain improves. Therefore, the continuous-flow strategy shows higher performance than introduced discontinuous-flow strategy. The exergy analysis illustrates that the available useful exergy has significantly affected by considering the pump consumed energy.
Farsi abstract :
كالكتورهاي خورشيدي آسفالت ( ASC ) جايگزيني كم هزينه و قابل اعتماد براي برداشت انرژي از زيرساختهاي موجود مانند جاده ها و مسيرها را با استفاده از تكنيكهاي ساده ارائه ميدهند. اين مقاله يك مطالعه تجربي براي ارزيا بي اثربخشي استراتژيهاي جريان مداوم و ناپيوسته در پويايي و عملكرد يك ASC خود ساخته در شرايط ميداني است. براي اين منظور، يك كنترل كننده سوئيچ خاموش/ روشن دستور ميدهد تا سيستم را در فواصل زما ني مختلف اجرا و متوقف كند. در طول شبيه سازي هاي تجر بي، تمام پارامترهاي مهم محيطي و عملياتي اندازه گيري و پايش شدند. اين رويكرد تأثير سناريوهاي بيشمار با فواصل زما ني مختلف را بر پويايي كالكتور ساخته شده
ارزيا بي ميكند. استراتژيهاي جريان مداوم و ناپيوسته با مقايسه سه سناريو مختلف، از جمله حالت جريان مداوم، 5 دقيقه حالت خاموش و 10 دقيقه حالت خاموش ارزيا بي شد. نتايج نشان ميدهد كه با گسترش حالت خاموش، آب براي دورههاي طولا نيتر در لوله هاي تعبيه شده گرم ميماند. بنابراين اختلاف دما در ورودي و خروجي كالكتور كاهش مييابد و آب در دماي بالاتر كالكتور را ترك ميكند؛ با اين حال، بهره وري ASC كاهش مييابد. همچنين اگرچه افزايش حالت خاموش باعث ميشود كه آب گرم شده در دماي بالاتر از كالكتور خارج شود، اما به دليل وقفه مداوم جريان، جرم آب گرمشده كاهش مييابد. نتايج آزمايش ثابت ميكند كه در استراتژي جريان مداوم، افزايش گرماي تجمعي بهبود مييابد. بنابراين، استراتژي جريان مداوم عملكرد بالاتري نسبت به استراتژي جريان ناپيوسته را نشان ميدهد. تجزيه و تحليل اگزرژي نشان ميدهد كه با توجه به انرژي مصرفي پمپ، ميزان اگزرژي مفيد موجود به ميزان قابل توجهي تأثير گذاشته است.
Keywords :
Asphalt Solar Collector , Continuous and Discontinuous Flow Strategies , Exergy , Heat Dynamics , ON/OFF Switching Controller , Solar Energy
Journal title :
Iranian Journal of Energy and Environment