تحلیل حرارتی جاذب سامانۀ نمک‌زدایی سهموی خورشیدی با کانون نقطه ای به روش دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)

متمرکزکننده‌ها کارکرد های بسیاری دارند که یکی از آنها استفاده در فرآیند نمک‌زادیی از آب شور به روش تبخیر و تقطیر است. به دلیل وجود حرارت بالا در جاذب متمرکزکننده‌ها، این امکان فراهم می‌شود تا با طراحی یک سامانۀ مبدل حرارتی، زمینۀ تبخیر آب شور به وجود آید. در این پژوهش سعی شد تا به کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) دو هندسه جاذب مارپیچی و استوانه‌ای بررسی شوند. برای این منظور، سیال عامل بر اساس ویژگی های آب شور دریا در نرم‌افزار fluent ansys تعریف شد و ایجاد هندسه و تحلیل حرارتی بر اساس شرایط اولیه و مرزی سامانه در نظر گرفته شدند. با بررسی نتایج اعتبارسنجی کیفیت شبکه بندی، شبکۀ بهینه در هر دو هندسه المان مربعی مربعی شکل بود. تحلیل حرارتی جاذب نشان داد که در هندسۀ استوانه‌ای، توزیع حرارتی در کف هندسه بیشتر است تا در سطح بالایی آن. نتایج تحلیل تغییرات عدد ناسلت، تمرکز تنش حرارتی را در مقطع خروجی سیال نشان دادند. با این همه، و برخلاف هندسۀ استوانه‌ای، توزیع حرارت در هندسۀ مارپیچ به طور یکنواخت، متقارن و بدون تمرکز تنش حرارتی بود. این تمرکز تنش در هندسۀ استوانه‌ای موجب می‌شود تا احتمال انتقال فرآیند تبخیر از داخل محفظه به لوله‌های انتقال به وجود آید. مقایسۀ نتایج تحلیل عددی رفتار حرارتی در دو هندسۀ جاذب نشان داد که مزیت هندسۀ مارپیچ در یکنواختی توزیع حرارت است که باعث افزایش بازده حرارتی در فرآیند نمک ‌زدایی می‌شود. در مقابل، مزیت هندسۀ استوانه‌ای در طراحی ساده، جایگذاری آسان، عایق‌بندی سریع و استفاده از مواد قابل دسترس برای ساخت نسبت به هندسۀ مارپیچ است.

thermal analysis of solar parabolic desalination system with point focus by computational fluid dynamics method

concentrators have many functions, one of which is their use in the evaporation of liquids. since a high level of heat is present in concentrator absorbers, it is possible to develop a heat exchanger system that enables the vaporization of salt water. one of the main components of these systems is the heat absorber, which is located at the focal point. in this study, an attempt was made to investigate two geometries of annular and hollow absorbers using the computational fluid dynamics (cfd) method. for this purpose, the working fluid was defined based on the properties of seawater in the fluent ansys software, and the creation of the geometry and thermal analysis was considered based on the initial and boundary conditions of the system. the results of the validation of the grid quality showed that the use of a tetrahedral grid with square grid order is suitable for the cylindrical geometry. due to the dimensional symmetry of the geometry of the ring converter, the use of the simplest grid method leads to a high accuracy of the solver. the thermal analysis of the absorber has shown that with the cavity geometry, the heat distribution at the bottom of the geometry is greater than at the top. the results of the nusselt number change analysis showed the concentration of thermal stress in the area of the liquid outlet. this stress concentration leads to a shift of the evaporation process from the inside of the chamber to the transfer tubes.