شبیه سازی عددی لوله حرارتی تحت خلاء کلکتور خورشیدی با هندسه سینوسی و مجهز به مواد تغییر فاز دهنده

مواد تغییر دهنده فاز (PCM) موادی هستند که برای کنترل درجه حرارت سیستم های حرارتی به کار میروند. این مواد بدون استفاده از تجهیزات مکانیکی و به صورت کاملا هوشمند و تنها از طریق تمایل ذاتیبه تغییر فاز، به طور طبیعی خود را با نوسانات محیط تطبیق داده و کاهش مصرف انرژی را به دنبال دارند.در این پژوهش، مدلسازی لوله حرارتی تحت خلاء یک کلکتور خورشیدی با استفاده از دینامیک سیالاتمحاسباتی (CFD) انجام شد. به منظور بهبود انتقال حرارت و کارایی لوله حرارتی، یک هندسه منحنی سینوسی برای آن طراحی می شود و تاثیر آن بر انتقال حرارت و افت فشار نسبت به لوله ساده که درکلکتورهای خورشیدی متداول بکار گرفته می شود، مقایسه می شود. همچنین تاثیر استفاده از مواد تغییرفاز دهنده (PCM) بر راندمان حرارتی لوله تحت خلاء بررسی شد. ماده تغییر فاز دهنده پارافین ((C(۳۳)H(۶۸) در نظر گرفته شده است. شبیهسازی لوله حرارتی تحت خلاء کلکتور خورشیدی به کمک نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت انجام شد. به منظور اعتبارسنجی متقابل نتایج بدست آمده از CFDو تحلیل تجربی اخیر، شرایط مرزی به عنوان داده های آزمایش میدانی تنظیم شده اند. در فاز ۱، مدل سه بعدی HPETC تجاری موجود شبیه سازی شده است، در حالی که در فاز ۲، HPETC یکپارچه با PCM توسعه داده شده است. نوع انتخابی PCM، پارافین با نقطه ذوب ۷۳ درجه سانتی گراد است. نتایج شبیه سازی تطابق قابل قبولی را با داده های تجربی با انحراف متوسط ۴,۸۰ % و ۲,۰۴ % به ترتیب برای فاز ۱ و فاز ۲ نشان می دهد. نتیجه این مطالعه میتواند معیاری برای بهینه سازی بیشتر HPETCs در سیستم های ذخیره انرژی گرمایی باشد.

Keywords:

لوله حرارتی , کلکتور خورشیدی , هندسه سینوسی , مواد تغییر فاز دهنده