بررسی عددی انتقال حرارت جریان نانو سیال در یک گردآورنده فتوولتاییک حرارتی خورشیدی توسط دینامیک سیالات محاسباتی

در این مقاله، به بررسی عددی انتقال حرارت جریان نانو سیال آب-نقره بر عملکرد یک گردآورنده فتوولتاییک حرارتی خورشیدی توسط دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. معادلات حاکم بر مسیله شامل پیوستگی، ممنتوم خطی، انرژی و همچنین مدل آشفتگی ε–k برای جریان آشفته و مدل چهار پارامتری جریان- ولتاژ برای منحنی مشخصه الکتریکی مدول فتوولتاییک می باشند. برای محاسبه خواص فیزیکی موثر نانو سیال از یکسری روابط متداول استفاده شده است. با توجه به این که ماهیت معادلات حاکم غیرخطی می باشند از روش عددی حجم محدود توسط نرم افزار فلوینت برای حل آن ها استفاده شده است. معادلات الکتریکی مربوط به مدول فتوولتاییک توسط توابع تعریف شده توسط کاربر به نرم افزار وارد شده است. استقلال شبکه مسیله نیز انجام شده است و اعتبارسنجی نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی تحقیقات گذشته صورت گرفته است. حداکثر خطای نسبی متوسط در اعتبارسنجی 49/6 درصد می باشد. تاثیر پارامترهای مختلف همچون عدد رینولدز، کسر حجمی و اندازه نانو ذرات بر روی پارامترهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان، راندمان الکتریکی و راندمان حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی تحقیق حاضر نشان می دهند که افزایش کسر حجمی نانو سیال باعث کاهش دمای مدول فتوولتاییک و در نتیجه افزایش توان الکتریکی خروجی از آن می گردد. استفاده از نانو سیال آب-نقره در گردآورنده فتوولتاییک حرارتی باعث بهبود و افزایش راندمان سیستم در حدود 11 درصد بیشتر از آب می شود. همچنین راندمان سیستم با کاهش قطر نانو ذرات در حدود 10 درصد افزایش می یابد.

Keywords:

گردآورنده فتوولتاییک حرارتی , دینامیک سیالات محاسباتی , نانو سیال , بررسی عددی , جریان متلاطم