ارزيابي تجربي نانوسيال حاوي نانوذرات تيتانيوم اكسايد (TiO2) در جذب نور خورشيد و توليد بخار

Experimental Investigation of Nanofluid Based on Titanium Dioxide Nanoparticles in Absorption Sunlight and Steam Generation

در پژوهش حاضر به بررسي آزمايشگاهي عملكرد نانوسيال حاوي نانوذرات تيتانيوم اكسايد (TiO2) در توليد بخار پرداخته شده است. براي اين منظور از يك شبيه ساز نور خورشيد داراي لامپ زنون به عنوان منبع تابش و يك پيرانومتر براي تعيين ميزان شدت خورشيدي استفاده شد. سپس درصدهاي جرمي 0/001، 0/002، 0/004، 0/04، و 0/08% از نانوذرات در سيال پايه آب، تحت شدت نور (kW.m-23/5) Suns 3/5 مورد ارزيابي قرار گرفت، تا عملكرد تبخيري آن با آب معمولي (H2O) مقايسه شد. در نهايت اثر شدت توان انرژي خورشيدي در توليد بخار بررسي شد. نتايج نشان داد كه نانو سيال حاوي نانوذرات TiO2 توانايي بهتري در جذب مستقيم انرژي خورشيدي در مقايسه با آب دارد؛ به طوري كه بيشترين بازده كل براي نانوسيال و آب در شدت kW.m-25/3، به ترتيب77/4%و 54% به دست مي آيد. از طرفي با افزايش غلظت نانوذرات در سيال پايه ميزان جذب نور افزايش يافته و نيز افزايش ميزان شدت از kW.m-21/5 تا kW.m-2 3/5 بازده محسوس را افزايش و بازده تبخيري را كاهش مي دهد.

In the present research, the steam generation performances of nanofluids containing titanium dioxide have experimentally been examined. For this purpose, a solar simulator with a xenon lamp as the radiation source, and a pyranometer as a light intensity measuring device are used. Then, the water based-nanofluids in five nanoparticle mass fractions of 0.001, 0.002, 0.004, 0.04, and 0.08% exposed to the light intensity of 3.5Suns (3.5 kW/m2) were investigated to compare their evaporation performances with water (H2O). Finally, the effects of the solar power intensity on the steam generation were examined. The results showed that the titanium dioxide nanostructures are more efficient to directly absorb the solar energy than the water so that the maximum total evaporation efficiency of 77.4% and 54% were obtained at 3.5 kW.m-2 for nanofluid and water, respectively. Furthermore, it was found that light absorption increases as the nanofluid mass fraction increases. Also, increasing the light intensity from 1.5 to 3.5 kW.m-2 enhances the thermal efficiency, while it reduces the evaporation efficiency.