كاربرد نانوسيال تركيبي Fe3O4/Silica به عنوان سيال عامل كلكتور خورشيدي جذب مستقيم

Application of Fe3O4/Silica hybrid nanofluid as working fluid of direct absorption solar collector

در اين تحقيق، كارايي كلكتورهاي خورشيدي جذب مستقيم با استفاده از نانوسيال تركيبي اكسيدآهن/ سيليس بر پايه آب ديونيزه به عنوان سيال پايه، به صورت تجربي بررسي شده است. پايداري و خواص تابشي نانوسيال‌هاي تركيبي تهيه‌شده، با استفاده از روش طيف‌سنجي نوري بررسي شده است. جهت بررسي تجربي عملكرد كلكتور جذب مستقيم با هدف كاربري در سيستم‌هاي گرمايش خورشيدي خانگي دستگاه آزموني بر اساس استاندارد EN12975-2 طراحي و ساخته شده است. نتايج تحليل تجربي نشان داد كه كارايي كلكتور با استفاده از نانوسيال تركيبي، با افزايش جزء حجمي نانوسيال افزايش مي‌يابد، طوري كه كارايي كلكتور در مقدار بيشينه خود با استفاده از نانوسيال با جزء حجمي‌هاي ppm 1000 , ppm 500 و 2000 ppm در دبي 0.0225 kg/s به ترتيب 73.9،, 79.8و 83.7 درصد است؛ در حالي كه اين مقدار براي سيال پايه 63 درصد مي‌باشد. از سوي ديگر، با توجه به جزء حجمي هاي بسيار كم نانوسيال مورد استفاده در كلكتورهاي جذب مستقيم، لزجت سيال پايه افزايش ناچيزي را تجربه مي‌كند و توان پمپاژ در صورت پايداري نانو سيال، تغيير چشمگيري نخواهد كرد. بر اساس نتايج فوق، عملكرد كلكتور جذب مستقيم با استفاده از نانو سيال تركيبي اكسيدآهن/سيليس در مقايسه با سيال پايه تحت شرايط كاركردي مشابه بهتر بوده و در صورتي كه بتوان از نانو سيال تركيبي پايدار به عنوان سيال عامل كلكتور جذب مستقيم بهره برد، مي‌توان به كارايي بالاتري نسبت به سيال پايه در تبديل انرژي خورشيدي به انرژي مفيد دست يافت.

In this study, the performance of direct absorption solar collector is experimentally investigated using Fe3O4/Silica hybrid nanofluid based on deionized water. First, stability of prepared nanofluids is considered using spectral absorbency method. Then, spectrophotometry method is used for measuring optical properties of nanofluids. A prototype of this new type of collector was built with applicability for solar water heating systems. The procedure of EN 12975-2 standard was used for testing the thermal performance of the collector. Results show that collector efficiency is enhanced by nanofluid concentration, so that collector maximum efficiency is 73.9%, 79.8% and 83.7%using nanofluid with concentration of 500 ppm, 1000 ppm and 2000 ppm, respec/tively. This vaule is 63% using the base fluid as working fluid. Regarding very low volume fractions of nanofluids used in direct absorption solar collectors, the viscosity of the base fluid experience insignificant increase, therefore, pumping power will not increase significsantly. Such increase in efficiency show that direct absorption solar collector performance using hybrid nanofluid is much better than that of using the water at the same operating conditions. Application of stable hybrid nanofluid results in higher conversion efficiency of solar energy to useful energy.