تقییم أداء سخان الهواء الشمسى ذو السریان الدوامى

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 قسم هندسة القوى المیکانیکیة- کلیة الهندسة- جامعة القاهرة- القاهرة مصر

2 قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة- جامعة القاهرة- القاهرة مصر

المستخلص

یهدف هذا البحث الى دراسة اداء تصمیم جدید لسخان هواء شمسى. یتم تدویم الهواء المار داخل السخان فى التصمیم الجدید لسخان الهواء الشمسی عن طریق إدخال أشرطة معدنیة ملتویة داخل مسار الهواء.  تم دراسة انتقال الحرارة بین السطح الماص للمجمع الشمسى والهواء المار کذلک تم دراسة الفقد فى ضغط الهواء المار خلال المجمع الشمسى، وذلک بهدف تحدید افضل نسبة التواء للأشرطة المعدنیة المضافة داخل مسارات الهواء والتى تحقق اکبر معدل لانتقال الحرارة من السطح الماص الى الهواء المار وفى نفس الوقت تؤدى الى فقد مقبول فى ضغط الهواء المار.
 وقد تم تحدید الفقد المقبول فى ضغط الهواء المار بقیمة مساویة للفقد فی ضغط الهواء المار داخل انبوبة مستویة  تحت نفس ظروف التشغیل.   تمت مقارنة عوامل الأداء لسخان الهواء الشمسى المقترح مع سخان الهواء الشمسى التقلیدى تحت نفس ظروف التشغیل.  من  عوامل المقارنة :  الطاقة الخارجة من المجمع على اساس لحظى ویومی-  درجة حرارة الهواء الخارج من المجمع -الکفاءة اللحظیة والیومیة للمجمع الشمسی.

 
    وقد أظهرت أهم النتائج ما یلی:-

السخان الشمسی المقترح یتفوق على السخان الشمسی التقلیدی لجمیع عوامل المقارنة تحت نفس ظروف التشغیل.
الطاقة اللحظیة الخارجة من السخان المقترح تفوق تلک الخارجة من السخان التقلیدی بما یعادل 16 % عند وقت الظهیرة، کما أن الطاقة الیومیة المستفادة من السخان المقترح تزید عن الطاقة المستفادة من السخان التقلیدی  بمقدار 0.46 کیلو وات ساعة لکل متر مربع من مساحة السخان .
درجة حرارة الهواء الخارج من السخان المقترح أعلى من الهواء الخارج من السخان التقلیدى بمقدار 6 درجات مئویة عند وقت الظهیرة وتصل درجة حرارة خروج الهواء الخارج  من السخان المقترح الى 75 درجة مئویة عند وقت الظهر وتحت ظروف التشغیل المقترحة
تزید الکفاءة  الیومیة للسخان المقترح عن الکفاءة  الیومیة للسخان التقلیدی بمقدار 8 % فی جمیع أیام السنة.

الموضوعات الرئيسية


Abdulla S. H., M. F. El-Refaie and M. A. Kassem. 2000. Theoretical study of fluidized solar collector performance. Proc Millennium Solar Forum, Sept. 17-22: 173-178. Mexico city. Mexico.
Abdulla, S. H. 1998. Theoretical and Experimental study of fluidized solar collector, M. Sc. Thesis, Mechanical Power Engineering Dept., CairoU., Cairo, Egypt.
Arind T., M. S. Sodha, A. Chandra and J. C. Joshi. 2006. Performance evaluation of photovoltaic thermal solar air collector for composite climate on India," Elsevier, J. Solar Energy materials & solar cells, 90: 175-189.
Date A. W. and J. R. Singham. 2002. Numerical prediction of friction and heat transfer characteristics of fully developed laminar flow in tubes containing twisted tapes," ASME Paper No. 72- HT-17, ASME, New York.
Duffi, J. A. and W. A. Beckman. 1974. Solar Energy, Thermal Processes. John wiley and Sons, New York, USA.
Elsayed, M. M., S. T. Ibrahim  and A. S. Jaffar. 1986. Design of solar thermal systems, Scientific Pub. Center, KingAbdulazizUniversity. Jeddh. Kingdom of Saudi Arabia.
Hong S. W. and A. E. Bergles. 1976. Augmentation of Laminar Flow Heat Transfer in Tubes by Means of Twisted-Tape inserts.  J. Heat transfer vol. 98, pp. 251-256.
Incropera,  D. and B. Lavine. 2005. Fundamentals of heat and mass transfer Sixth edition,  John Wiley & sons.
Jaisankar S., T. K. Radhakrishnan, K. N.  Sheeba and S. Suresh. 2008.  Experimental Studies on Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of Thermosyhon Solar Water Heater System Fitted with Left-Right Twisted Tapes", International Journal of Applied Engineering Research, vol. 3.
James P. H. and F. I. Thomas. 2002. Advances in heat transfer Vol. 36 Academic press Elsevier Science, pp 183-286
Lertsatitthanakorn C., N. Khasee, S. Attajariyakul, S. Soponronnarit, A. Therdyothin and R. O. Suzuki, 2008. Performance Analysis of Double-pass Thermoelectric Solar Air Collector. Journal of Solar Energy materials and solar cells, Vol. 92 Issue 9, Sep. 2008, pp. 1105-1109.
Manglik R. M., and A. E.  Bergles. 1993.  Heat Transfer and Pressure drop Correlations for wisted-tape inserts in Isothermal Tubes. II. Transition and Turbulent Flows, J. Heat Transfer, vol. 115, pp. 890-896.
Irvane T. F. and J. P. Hartnett. 1970. Advances in heat transfer, Vol. 6, Academic Press, New York.
Raj M. M. and A. E. Bergles. 2002. Swirl flow heat transfer and pressure drop with twisted-tape inserts, James P. Hartnett and Thomas F. Irvine, Eds., Advances in heat transfer Vol. 36 Academic press Elsevier Science, pp 183-286.
Swapnil D. and G. N. Tiwari. 2008. Thermal modeling of combined system of photovoltaic thermal (PV/T) solar water heater,  Journal of Solar Energy, Vol. 82, pp. 602-612.
Watcharin N., E. Smith and P. Pongjet. 2006. Effect of Twisted-tape Inserts on Heat Transfer in a Tube. Paper A-030, The 2nd Joint International Conference on " Sustainable Energy and Environmental SEE 2006" 21-23 November 2006, Bangkok, Thailand.