بررسی تجربی اثر نانوذره روی‌اکسید و پارامترهای فرایندی بر عملکرد گرمای کلکتور خورشیدی صفحه تخت

انرژی خورشید به‌دلیل تجدید پذیر بودن و نداشتن خطر آلودگی محیط زیست مناسب‌ترین گزینه برای تامین انرژی بشر محسوب می‌شود. البته مشکل‌هایی از جمله بازده پایین و چگونگی تبدیل این انرژی گرمایی به اشکال دیگر انرژی وجود دارد. کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت از جمله مهم‌ترین وسایل جذب انرژی گرمایی خورشیدی برای مصرف‌های صنعتی و خانگی هستند. در این پژوهش عملکرد گرمایی یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با استفاده از نانوذره روی اکسید در سیال پایه آب + اتیلن گلیکول به عنوان سیال عامل بررسی شده است. هدف از انجام این پژوهش بهبود عملکرد گرمایی و چگونگی بالا بردن بازده گرمایی کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت بود. ابتدا آزمایش‌هایی در حضور سیال عامل ترکیبی 65% آب + 35% اتیلن گلیکول صنعتی بدون نانوذره انجام شد و بازدهی کلکتور به‌دست آمد و در ادامه بازده کلکتور در حضور نانوذره روی اکسید با درصدهای حجمی  0.05% و 0.1% در بازه شدت جریان حجمی lit /min 5-1 بررسی شد. با تعیین میزان جذب گرما در حضور نانوسیال نسبت به سیال پایه خالص، اثر نانوذره و غلظت آن، همچنین سرعت نانوسیال بر بهبود عملکرد گرمایی کلکتور بررسی شد. استفاده از نانوسیال روی اکسید در 0.05% و 0.1% درصد حجمی باعث افزایش 20-4 درصدی در بازده گرمایی متوسط و 33-8% در بیشینه بازده کلکتور خورشیدی صفحه تخت شد. البته لازم به ذکر است هر چند در نانوسیال با درصد حجمی بیشتر، حدود 7-5 درصد به بازدهی متوسط گرمایی کلکتور خورشیدی اضافه شد ولی در مقابل سرعت ته نشینی نانوذره‌ها در سیال پایه را نیز بیش تر کرد.

experimental investigation of the effect of zinc oxide nanoparticles and process parameters on thermal performance of flat plate solar collector

solar energy is the most appropriate choice for human energy supplying. because of, its renewable and no risk of environmental pollution. of course, there are problems to convert this form of energy into the others such as low thermal efficiency and how converting it. flat plate solar collector is one of the most important solar thermal energy absorbers for industrial and household applications. in this research, we investigated the thermal performance of a flat plate solar collector using zinc oxide nanoparticles in water based fluid + ethylene glycol as the operating fluid. the purpose of this study was to improve the thermal performance and how to increase the thermal efficiency of flat plate solar collectors. initially, experiments were performed in the presence of working fluid 65% water + 35% ethylene glycol without nanoparticles zinc oxide and thermal efficiency was obtained. then thermal efficiency of solar collector was investigated in the presence of 0.05% and 0.1% volumetric zinc nanoparticles in the flow rate range 1–5 liters per minute. the effect of the nanoparticles and their concentration on the thermal performance of the solar collector were investigated by determining the amount of heat absorbed in the presence of nanofluid relative to the pure base fluid. the use of zinc oxide nanoparticles at 0.05% and 0.1% volumetric fraction resulted in a 4-20% increase in average thermal efficiency and 8-33% in maximum efficiency of flat plate solar collector. although in nanofluids with higher volumes, about 5-7% was added to the average thermal efficiency of the solar collector, it also increased the sedimentation rate of the nanoparticles in the base fluid.