الأداء الحراری لنموذج أولی للطباخ الشمسی ذو الشکل النصف إسطوانی

نوع المستند : Original Article

المؤلف

أستاذ مساعد الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة - جامعة الزقازیق – مصر.

المستخلص

 الهدف من هذا البحث هو دراسة الأداء الحراری لنموذج أولی لطباخ شمسی ذو الشکل النصف إسطوانی المصنوع محلیاّ و المزود بغطاء نصف إسطوانی مصنوع من شرائح الألیاف الزجاجیة العازلة و الشفافة ذات النفاذیة العالیة للإشعاع الشمسی تحت الظروف الجویة لمدینة الزقازیق- مصر ( خط عرض 30° 35/ شمالاّ و خط طول 31° 21/ شرقاّ). تم إختیار هذا الشکل الهندسی للحصول علی حجم أکبر للحیز الداخلی و بالتالی لزیادة الحرارة المتراکمة داخل حجرة الطبخ. تم تقسیم الحیز الداخلی للطباخ الشمسی إلی حجرتین متساویتین مع فتحة إنفاذ للإشعاع الشمسی بمساحة 0.12 م2  لکل منهما و مزوده بأغطیة داخلیة رقیقة خاصة عاکسة للإشعاع الشمسی. تم تقییم الأداء الحراری للنموذج التجریبی للطباخ الشمسی بإستخدام لوح الأمتصاص التقلیدی وکذلک الحصی الأسود کمرقد لإمتصاص وتخزین الحرارة تحت أحمال مختلفة للمیاه ووضعین للتشغیل و هما الوضع الخامد و الوضع الفعال (نظام تکاملی بین الطباخ الشمسی وکل من المجمع الشمسی المسطح و النظام الکهروضوئی) مع  الأخذ فی الأعتبار مؤشرات الأداء الحراری و التی تشمل الرقم الأول للجدارة، کفاءة الأستخدام و زمن الغلیان. فقد أوضحت النتائج التجریبیة أن الطباخ  التجریبی المزود بالحصی الأسود علی لوح الأمتصاص  قد حقق درجة حرارة رکود أکثر بحوالی 10%  ومتأخراّ یحوالی 40 دقیقة مقارنة بالطباخ ذو لوح الإمتصاص التقلیدی کما حقق قیمة تصل إلی 0,12 درجة مئویة.م2/ وات للرقم الأول للجدارة مقابل 0,11 درجة مئویة.م2/ وات للطباخ ذو اللوح التقلیدی. کذلک أشارت النتائج إلی أن الطباخ الفعال ذو لوح الإمتصاص التقلیدی قد حقق أعلی قیمة لکفاءة الإستخدام وهی 36,60% بزیادة قدرها 26,50% عن نفس الطباخ تحت الوضع الخامد وذلک عند أعلی حمل للمیاة وهی 1,50 کجم، بینما الطباخ الشمسی المزود بالحصی الأسود قد حقق کفاءة إستخدام قدرها 22,52 و 26,90% لکل من الوضع الخامد و الفعال علی الترتیب. ومن هنا یمکن التوصیة بإستخدام الطباخ التجریبی الفعال ذو لوح الإمتصاص التقلیدی لتحقیق أفضل أداء حراری حیث یمکن لهذا الطباخ بمساحة إنفاذ للأشعاع الشمسی قدرها 1 م2 أن یغلی 1 کجم من المیاه فی 18 دقیقة وکفاءة للإستخدام 25%  مع تخفیض الزمن اللازم للغلیان بنسبة تصل إلی 21,74% ، فی حین أن الطباخ الشمسی المزود بالحصی الأسود یکون من الأفضل إستخدامه بالوضع الخامد فی حالة الطبخ المتأخر حیث لا یفضل إستخدام هذا الطباخ فی الوضع الفعال.

الموضوعات الرئيسية


Akhtar, N., S.C. Mullick (1999).Approximate method for computation of glass cover temperature and top heat-loss coefficient of solar collectors with single glazing. Sol. Energy, 66(5):349–354.
Buddhi, D., S. D. Sharma and A. Sharma (2003). Thermal performance evaluation of a latent heat storage unit for late evening cooking in a solar cooker having three reflectors. Energy Convs. and Manag., 44(6): 809-817.
Cuce, E. and  P. M. Cuce (2013). A comprehensive review on solar cookers. Applied Energy. 102 : 1399–1421.
Cuce, E., and P.M. Cuce (2015). Theoretical investigation of hot box solar cookers having conventional and finned absorber plates. Int. J. of Low-Carbon Technol., 10(3), 238-245.
Dudko, K. (2004). Izolacje transparentne w systemie pasywnego ogrzewania słonecznego. Izolacje, 9(1):28-33.(In Polish)
Funk, P.A. (2000). Evaluating the international standard procedure for testing solar cookers and reporting performance. Sol. Energy, 68(1): 1–7.
Funk, P.A. and D.L. Larson (1998).Parametric model of solar cooker performance. Sol. Energy, 62(1): 63-68.
Hanan, M.S.E. (2016).Thermal performance of an experimental car-tire solar cooker. Misr J. Ag. Eng., 33 (1): 63 – 74.
Harmim, A., M. Boukar, M. Amar (2008a). Développement et expérimentation d’un cuiseur solaire à double exposition. Revue des Energies Renouvelables, 11(3):371–377.
Harmim, A., M. Boukar, M. Amar (2008b). Experimental study of a double exposure solar cooker with finned cooking vessel. Sol. Energy, 82(4): 287-289.
Harmim, A., M. Belhamel, M. Boukar and Amar M.(2010). Experimental investigation of a box-type solar cooker with a finned absorber plate. Energy, 35:3799–3802.
Hussein, H.M.S., H.H. El-Ghetany and S.A. Nada (2008). Experimental investigation of novel indirect solar cooker with indoor PCM thermal storage and cooking unit. Energy Convs. Manag.,49:2237–2246.
Kalogirou, S. (2003). The potential of solar industrial process heat applications. Appl. Energy, 76:337–61.
Kalogirou, S.A. (2004). Solar thermal collectors and applications. Prog. Energy Combust. Sci., 30:231–295.
Kaushika, N.D. and K. Sumathy (2003). Solar transparent insulation materials: a review, Renew. and Sust. Energy Rev., 7:317-351.
Kerdchang, P. and W. Puangsombut (2008). Conical solar cooker. 6th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Pretoria, South Africa.
Khalifa, A.M.A., M.M.A. Taha and M. Akyurt (1985). Solar cookers for outdoor and indoors. Energy,10(7):819–829.
Kisilewicz, T. (2007). Computer simulation in solar architecture design. Architec. Eng. and Design Manag., 3(2): 106-123
Lewandowski, W.M. and W. Lewandowska-Iwaniak (2014). The external walls of a passive building: A classification and description of their thermal and optical properties, Energy and Buildings, 69: 93-102.
Mirdha, U.S. and S.R. Dhariwal (2008). Design optimization of solar cooker. Renew. Energy, 33:530–544.
Mullick, S. C.; T.C. Kandpal, and S. Kumar (1996) Testing of box-type solar cooker: second figure of merit F2 and its variation with load and number of pots. Sol. Energy, 57(5): 409– 413.
Mullick, S.C.; T.C. Kandpal and A.K. Saxena (1987) Thermal test procedure for box-type solar cookers. Sol. Energy, 39(4):353–60.
Muthusivagami, R.M., R. Velraj and R. Sethumadhavan (2010). Solar cookers with and  without thermal storage: a review. Renew. Sust .Energy Rev., 14:691–701.
Nahar, N. M. (2001). Design, development and testing of a double reflector hot box solar cooker with a transparent insulation material. Renew. Energy, 23(2): 167-179.
Narasimha Rao, A.V. and S. Subramanyam (2005) Solar cookers – part II: cooking vessel with central annular cavity. Sol. Energy, 78:19–22.
Terres, H., A. Lizardi, R. López, M. Vaca and S. Chávez (2014). Mathematical Model to Study Solar Cookers Box-Type with Internal Reflectors. Energy Procedia, 57: 1583-1592.
Valmiki, M. M., P. Li, J. Heyer, M. Morgan, A. Albinali, K. Alhamidi and J. Wagoner (2011). A novel application of a Fresnel lens for a solar stove and solar heating. Renew. Energy, 36(5): 1614-1620.
Wentzel M. and A. Pouris (2007). The development impact of solar cookers: a review of solar cooking impact research in South Africa. Energy Policy, 35: 1909–1919.
Zulovich, J. M. (1993). Active Solar Collectors for Farm Buildings. Extension publication, Missouri University, USA.