اثر دمای شیشه بر ضریب انتقال حرارت و میزان تولید انتروپی درون آب شیرین‌کن خورشیدی به کمک حل عددی

در این مقاله یک آب شیرین‌کن خورشیدی ساده با دماهای متفاوت در بالا و پایین مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور جابجایی طبیعی درون آب شیرین‌کن، با یک روش عددی بر مبنای روش حجم محدود (جهت گسسته سازی معادلات ناویراستوکس که با معادله انرژی کوپل شده اند)، تحلیل گردیده است. معادلات ناویراستوکس به کمک کد فرترن حل و از الگوریتم سیمپل جهت ارتباط بین سرعت و فشار استفاده شده است. حل مسئله در سه نسبت منظری متفاوت یعنی 2، 4 و 8 ارائه شده است. همچنین در هر کدام از حالت های مذکور حل مسئله برای 3 عدد رایلی متفاوت انجام گردیده است. در هر کدام از 9 حالت فوق، مسئله برای 5 حالت دمای شیشه مطابق زیر 1- دمای کل شیشه ثابت 2- بیست درصد سمت راست شیشه در دمای پایینتر 3- بیست درصد سمت چپ شیشه در دمای پایینتر 4- بیست درصد وسط شیشه در دمای پایینتر 5- بیست درصد سمت راست و بیست درصد سمت چپ شیشه هر دو در دمای پایینتر، حل گردیده است. پس از حل معادلات ناویراستوکس و همگرایی مسئله، با استفاده از معادلات تولید انتروپی که شامل تولید انتروپی ناشی از اصطکاک و تولید انتروپی ناشی از انتقال حرارت می باشد، میزان تولید انتروپی کل را بدست آوردیم. برای هر کدام از 45 حالت فوق، عدد ناسلت روی سطح داغ و میزان تولید انتروپی محاسبه گردید و نتایج بصورت نمودارهای ناسلت بر حسب رایلی و نیز تولید انتروپی بر حسب رایلی در نسبت های منظری متفاوت ترسیم گردیده است. نتایج نشان داد که 1-با افزایش نسبت منظری عدد ناسلت و میزان تولید انتروپی افزایش می یابد. 2- با افزایش عدد رایلی عدد ناسلت و میزان تولید انتروپی افزایش می یابد. 3-کاهش دمای قسمتی از شیشه اثرات متفاوتی بر روی عدد ناسلت و میزان تولید انتروپی داشت که در ادامه مورد تحلیل قرار میگیرد.

Keywords:

آب شیرین‌کن خورشیدی , حل عددی , معادلات ناویراستوکس , تولید انتروپی , ضریب انتقال حرارت