Nanoakışkan bazlı düzlemsel güneş toplayıcının ısıl performansının sayısal analizi

Düzlemsel tip güneş toplayıcılar, güneş ışınımını, çeşitli ısıl uygulamalarda kullanılır ısıya dönüştürmek için yaygın olarak kullanılan cihazlardır. Bu tip cihazların düşük ısıl verim değerlerine sahip olması nedeniyle, enerji toplama potansiyellerini artırmak için iş akışkanı olarak nanoakışkanların kullanılması önerilmektedir. Bu çalışmada, nanoakışkan kullanılan düzlemsel güneş toplayıcının koruyucu cam, hava, yutucu ve iş akışkanından oluşan her bir bileşeninin ısıl ataletlerinin belirlenmesi amacıyla geçici rejim ısı transfer yaklaşımı uygulanmıştır. Analizler, temel akışkan olarak kullanılan su ile birlikte, yüzde 1, 2 ve 3 hacimsel konsantrasyonlarda alümina nano parçacıklarına sahip nanoakışkanlar için gerçekleştirilmiştir. Farklı Reynolds sayılarındaki termofiziksel özelliklerin etkisinin gösterilmesi amacıyla, ısı transfer akışkanlarının kütle debileri 0,004 ve 0,06 kg/s aralığında seçilmiştir. Sonuçlar, toplayıcı çıkış sıcaklığının artan parçacık konsantrasyonuyla arttığını göstermektedir. Ek olarak, çıkış sıcaklığı, artan kütle debisiyle beraber azalmaktadır. Diğer yandan, toplayıcının ısıl verimi ısı transfer akışkanının türüne bakılmaksızın artan kütle debisiyle beraber artmaktadır. Fakat nanoakışkanlar, toplayıcı ısıl verimini sadece düşük kütle debilerinde artırmakta ve parçacık konsantrasyonu artışıyla beraber ısıl verim artmaktadır. Kritik kütle debisinden daha yüksek kütle debilerinde temel akışkan daha etkili olmakta ve ısıl verim artan parçacık konsantrasyonuyla beraber azalmaktadır. Sunulan bu çalışmada, kritik kütle debisi 0,016 kg/s olarak belirlenmiştir.