شبیه سازی عددی هواگرمکن های خورشیدی صفحه ای با در نظر گرفتن اثرات تابش گاز

هواگرمکن های خوشیدی صفحه ای نمونه ای از مبدل های حرارتی بوده که با جذب انرژی تابشی توسط صفحه جاذب و عبور هوا از روی این صفحات به طریق انتقال حرارت جابجایی، افزایش دمای هوا را باعث می شوند. در کار حاضر بعنوان اولین مطالعه صورت گرفته، رفتار حرارتی این نوع هواگرمکن ها با در نظر گرفتن اثرات تابشی گاز به صورت عددی شبیه سازی شده است. با این تکنیک عددی، توزیع درجه حرارت و همینطور توزیع شار تابشی در جریان گاز به دست آمده و سعی شده است که با فرض محیط تابشی (participating medium) ، رفتار حرارتی سیستم مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. مشخص شد که اگرچه درجه حرارت جریان هوا در این نوع گرمکن ها بسیار بالا نیست ولی اثرات تابشی گاز، مشخصه های حرارتی سیستم را تحت تاثیر قرار داده به طوریکه با افزایش عمق اپتیکی از صفر ( گاز غیر تابشی) تا 2، نتایج عددی حدود 7% افزایش در دمای گاز خروجی را نشان میدهند. مقایسه بین نتایج کار حاضر و داده های تجربی با خطای کمتر از 3% رضایت بخش بوده است.

Numerical simulation of plate solar air heater considering gas radiation

In this paper, the thermal characteristics of solar gas heaters were analyzed to find the effect of using radiating gases rather than air on the efficiency of converting radiative heat flux into gas enthalpy. The set of governing equations including the gas energy equation with radiative term was solved by the finite difference method (FDM). The radiative term in this equation was calculated by numerical solution of the radtaive transfer equation (RTE) using the discrete ordinate method (DOM). Based on the numerical results, it was found that using the radiating gas in the solar gas heater can lead to a considerable efficiency increase. In the studied test case, about 7% increase in the gas outlet temperature was seen when the optical thickness increased from zero (non participating medium) to 2. Comparison between the present numerical results with experimental data published in literature shows good consistency with the error less than 3%.