تحسين الاداء الحراري لسخان شمسي مسطح باستخدام مواد نانوية

Abstract

يهدف البحث الى تحسين اداء السخان الشمسي المسطح ذو الدائرة المغلقة الذي يعمل بالتدوير القسري من خلال زيادة كفاءة اللاقط المستخدم في المجمع الشمسي ورفع قابليتة على نقل وامتصاص وخزن الطاقة للحصول على مياه ساخنة بشكل مستمر في الاجواء الغائمة جزئي والهواء العالي والمشمسة والهواء العالي باستخدام مواد نانوية ،وقد تم التحقيق التجريبي لمجمع شمسي ذو صفيحة مسطحة وخزان تجميع الماء الحار يعمل بمبادل مربوط بالمجمع الشمسي وخزان الماء البارد عند مدخل المجمع لضمان تحقيق دائرة مغلقة بين الخزان والمجمع الشمسي ,عمل المجمع قائم على استخدام الموائع النانوية (اوكسيد الالمنيوم النانوي ( (Al2O3 لانه يتميز بقلة تكلفتة مقارنة بباقي المواد النانوية وقدرته على خزن وامتصاص الاشعة تحت الحمراء التي تغطي الاطوال الموجية في المجال 0.75- 0.4 مايكرون .تم ضبط متوسط حجم جسيم يبلغ 30 نانومتر بوزن (3غم) وتركيز( 0.046%) من (مائع اوكسيد الالمنيوم النانوي,الاكزانثان،الماء وكلايكول الاثلين)،بثلاثة معدلات تدفق تبلغ (40,60,100 لتر/ساعة). كشفت النتائج التجريبية أن السخان الشمسي يعتمد بشكل كبير على الإشعاع الشمسي ومعدلات التدفق الحجمي لوسط العمل وبإضافة الجسيمات النانوية إلى المائع الاساس (الماء ,كلايكول الاثلين والاكزانثان) للسخان الشمسي ينتج مائع نانوي يعزز الخصائص الحرارية، بالإضافة إلى تحسين كفاءة المجمع ،مقارنة بالسخان الذي يستخدم الماء كوسيط ناقل وماص. تم فحص تأثيرات التركيز(0.046%) من جزيئات اوكسيد الالمنيوم النانوي ( (Al2O3 بمتوسط حجم 30 نانومتر وبثلاث معدلات تدفق (40,60,100 لتر/ ساعة) حيث كان أفضل أداء تم تحقيقه بمعدل تدفق 40 لتر/ساعة, أدى الى زيادة كفاءة السخان حوالي %23.6 مقارنة مع الماء كسائل عمل في الاجواء الغائمة والهواء العالي 64.9 % في الاجواء المشمسة والهواء العالي .في الوقت نفسه أظهرت النتائج التجريبية زيادة درجة حرارة الماء في خزان التخزين، حيث بلغت 68 درجة مئوية وذلك لأن الزيادة في معدل تدفق الحجم زادت من اضطراب وسط العمل ،مما أدى إلى أداء أفضل للمجمع الشمسي.