بررسي عددي انتقال حرارت جريان نانو سيال در يك گردآورنده فتوولتائيك حرارتي خورشيدي توسط ديناميك سيالات محاسباتي

Numerical investigation of heat transfer of nano fluid flow in a solar photovoltaic thermal collector using CFD

در اين مقاله، به بررسي عددي انتقال حرارت جريان نانو سيال آب-نقره بر عملكرد يك گردآورنده فتوولتائيك حرارتي خورشيدي توسط ديناميك سيالات محاسباتي پرداخته شده است. معادلات حاكم بر مسئله شامل پيوستگي، ممنتوم خطي، انرژي و همچنين مدل آشفتگي ε–k براي جريان آشفته و مدل چهار پارامتري جريان- ولتاژ براي منحني مشخصه الكتريكي مدول فتوولتائيك مي‌باشند. براي محاسبه خواص فيزيكي موثر نانو سيال از يكسري روابط متداول استفاده شده است. با توجه به اين كه ماهيت معادلات حاكم غيرخطي مي‌باشند از روش عددي حجم محدود توسط نرم‌افزار فلوئنت براي حل آن‌ها استفاده شده است. معادلات الكتريكي مربوط به مدول فتوولتائيك توسط توابع تعريف شده توسط كاربر به نرم‌افزار وارد شده است. استقلال شبكه مسئله نيز انجام شده است و اعتبارسنجي نتايج عددي با داده‌هاي آزمايشگاهي تحقيقات گذشته صورت گرفته است. حداكثر خطاي نسبي متوسط در اعتبارسنجي 49/6 درصد مي‌باشد. تاثير پارامترهاي مختلف همچون عدد رينولدز، كسر¬حجمي و اندازه نانو ذرات بر روي پارامترهاي هيدروديناميكي و حرارتي جريان، راندمان الكتريكي و راندمان حرارتي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج شبيه‌سازي تحقيق حاضر نشان مي‌دهند كه افزايش كسر حجمي نانو سيال باعث كاهش دماي مدول فتوولتائيك و در نتيجه افزايش توان الكتريكي خروجي از آن مي‌گردد. استفاده از نانو سيال آب-نقره در گردآورنده فتوولتائيك حرارتي باعث بهبود و افزايش راندمان سيستم در حدود 11 درصد بيشتر از آب مي‌شود. همچنين راندمان سيستم با كاهش قطر نانو ذرات در حدود 10 درصد افزايش مي‌يابد.

ندارد