تحلیل ترمودینامیکی یک اجاق خورشیدی با لوله‌ تحت خلا تحت شرایط عملکردی مختلف

در این مطالعه، عملکرد یک اجاق خورشیدی با لوله تحت خلا همراه با یک مخزن فولادی از دو دیدگاه انرژی و اگزرژی بررسی شده است. برای این منظور، اجاق خورشیدی ابتدا در حالت بی‌باری آزمایش شده است. همچنین، اجاق خورشیدی برای به جوش آوردن آب به ازای شدت تابش خورشیدی 700 و 900 وات بر مترمربع مورد استفاده قرار گرفته است. پارامترهای بررسی شده در این پژوهش دمای سیال، دمای سطح بیرونی لوله تحت خلا، نرخ انرژی حرارتی دریافتی توسط آب، نرخ تغییر اگزرژی آب و بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی است. نتایج نشان می‌دهد که در حالت بی‌باری، دمای هوای داخل مخزن فولادی و دمای سطح بیرونی لوله تحت خلا پس از گذشت 1 ساعت به ترتیب حدود 214/2 و 15/5 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. همچنین، مدت زمان لازم برای به جوش آوردن 800 گرم آب در شدت تابش خورشیدی 900 وات بر مترمربع برابر 1 ساعت و 25 دقیقه است. با توجه به نتایج، میانگین بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی با لوله تحت خلا در آزمایش مربوط به شدت تابش خورشیدی 900 وات بر مترمربع به ترتیب 16/16 و 1/57 درصد است. افزایش شدت تابش خورشیدی از 700 به 900 وات بر مترمربع بازده اگزرژی اجاق خورشیدی را حدود 0/78 درصد زیاد می‌کند.

Thermodynamic Analysis of an Evacuated Tube Solar Cooker under Different Operating Conditions

In this study, the performance of an evacuated tube solar cooker with a steel tank is investigated from the energy and exergy viewpoints. For this purpose, the solar cooker is initially examined at noload condition. Moreover, the solar cooker is utilized to boil water at solar radiation intensities of 700 W/m2 and 900 W/m2. The investigated parameters in this research are fluid temperature, the outer surface temperature of the evacuated tube, the rate of the absorbed thermal energy by water, the rate of the exergy change of water, and the energy and exergy efficiencies of the solar cooker. The results indicate that at noload condition, the air temperature in the steel tank and the temperature of the outer surface of the evacuated tube increase by 214.2 ºC and 15.5 ºC after 1 hour, respectively. In addition, the time required to boil 800 gr of water at solar radiation intensity of 900 W/m2 is 1 hour and 25 min. Based on the results, the average energy and exergy efficiencies of the evacuated tube solar cooker at solar radiation intensity of 900 W/m2 are 16.16% and 1.57%, respectively. Rising the solar radiation intensity from 700 W/m2 to 900 W/m2 enhances the exergy efficiency of the solar cooker by 0.78%.