Investigation of geometrical and structural design on the efficiency improvement of solar air heater

Bu çalışma, güneş hava ısıtıcılarının (SAH) termohidrolik performansını artırmayı hedeflemektedir. Bu, alıcı plakası üzerinde çeşitli kesilmiş V şeklindeki yapay pürüzlülük konfigürasyonları kullanılarak, üçgen, yarım daire ve trapezoidal kesitlere sahip oluklar dahil ve hariç olarak gerçekleştirilmiştir. ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak üç boyutlu bir sayısal analiz yapılmış ve 12'lik bir en-boy oranı ve 0.046 m'lik bir hidrolik çap ile bir güneş hava ısıtıcı kanalındaki akışkan akışı ve ısı transferi özellikleri incelenmiştir. Reynolds sayıları 3*10³ ile 15*10³ arasında değişmektedir. Pürüzlülüğün geometrik parametreleri, ilgili deneysel doğrulanmış parametreler setinin optimize edilmiş ve en iyi performansı için ayarlanmıştır. Sonuçlar, kesilmiş V şekilli kabartmanın artırılmış turbulans ve vortex oluşumu nedeniyle ısı transfer oranları ve sürtünme kayıplarında önemli bir artış olduğunu göstermektedir. V-kabartmasındaki boşlukların uygulanması, Nusselt sayılarını daha fazla artırmakta ve sürtünme faktörlerinde hafif bir artışla birlikte gelmektedir. Nusselt sayısındaki en yüksek iyileşme, düzgün bir kanala göre üç kat daha fazla olup, THPP (Termal Hava Performans Katsayısı) 2 ile 2.15 arasında bir artış göstermektedir. Ayrıca, kesilmiş V-kabartmaların konfigürasyonlarına oluk eklenmesi, hem Nusselt sayılarını hem de sürtünme faktörlerini artırmaktadır. En uygun sonuçları sağlayan yarım daire oluklar için, Nusselt sayısı oluk olmadan aynı düzene kıyasla 1.25 kat kadar artarak, sürtünme faktörlerinde yalnızca hafif bir artış ile birlikte gelmektedir. Birleşik V-kabartma ve oluk düzenlemelerinin THPP değerleri, diğer konfigürasyonların değerlerini oldukça aşmakta olup, Nusselt sayılarında yarım daire oluklarla birleştirilmiş V-kabartmalar için maksimum değerler gözlemlenmekte ve bu değerler Reynolds sayısına bağlı olarak 6.3 ile 2.4 arasında değişmektedir