بررسي جريان سيال و انتقال حرارت در دودكش خورشيدي با سطح موجي شكل

نيروگاه دودكش خورشيدي يك نيروگاه حرارتي ساده است كه قابليت تبديل انرژي تابشي خورشيد به انرژي حرارتي در كلكتور و تبديل آن به انرژي مكانيكي در توربين را دارد. انرژي تابشي رسيده به كلكتور و تبديل آن به انرژي حرارتي موجب ايجاد جريان هوا در بخش كلكتور و دودكش مي شود. گذر جريان هوا از توربين بادي واقع در دهانه ورودي دودكش باعث چرخش توربين و در نتيجه توليد توان الكتريكي در ژنراتور مي شود. در اين مقاله، شبيه سازي عددي دو بعدي جريان به صورت پايا و متقارن محوري با ايجاد يك نيم موج سينوسي بر روي سطح جاذب كلكتور )با 4 دامنه و 4 طول موج مختلف ( بر روي دودكش خورشيدي ارائه مي شود. براي تحليل جريان و انتقال حرارت از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. نتايج براي يك دودكش خورشيدي ساده با نتايج تجربي موجود مقايسه شده است كه داراي تطابق خوبي مي باشد. نتايج نشان مي دهند كه استفاده از سطح با نيم موج سينوسي با دامنه و طول موج معيني مي تواند موجب افزيش راندمان دودكش خورشيدي شود بطوريكه با استفاده از نيم موج با دامنه 0.3 و طول نيم موج 2 مي توان تا 18 درصد افزايش مقدار دبي و سرعت ماكزيمم هوا در دهانه ورودي دودكش دست يافت كه اين يك مقدار چشمگير براي دودكش هاي خورشيدي مي باشد.

The Solar Chimney is a simple thermal power plant that can convert solar energy into thermal energy in a collector and convert it into mechanical energy in a turbine. The radiant energy reaching the collector and converting it into thermal energy causes the flow of air in the collector and chimney section. The flow of air from the wind turbine located at the inlet of the chimney tube rotates turbine and thus generates electric power in the electrical generator. In this study, a 2D numerical simulation of axisymmetric steady flow are presented in the solar chimney with different half-sinusoidal waves on the collector surface. Commercial Fluent software is employed to solve the fluid flow and heat transfer equations. The achieved results were compared with experimental extracted data of typical solar chimney that showed a good agreement. The results indicated that implement of wavy surface with specific amplitude and wave length can enhance the performance of solar chimney whereas half-sinusoidal wave with amplitude of 0.3 m and wave length of 2m increase the maximum velocity by factor of %18. This is significant improvement for solar chimney.