مروری بر روش‌های بهبود عملکرد لوله جاذب جمع کننده‌های خورشیدی با استفاده از توربولاتور و نانو سیالات هیبریدی

لوله جاذب بخش اصلی جمع کننده‌های خورشیدی است که ظاهر و ویژگی عملکردی آن می‌تواند نقش کلیدی در جذب مقادیر تابش خورشید داشته باشد. محققان پیشنهاد‌ها مختلفی را برای بهبود عملکرد جمع کننده خورشیدی ارائه کرده‌اند، مانند قرار دادن توربولاتور در لوله جاذب و استفاده از نانوسیال (به‌ویژه نانوسیالات هیبریدی) به‌جای سیال کار ساده. در مطالعه حاضر، اشکال مختلف توربولاتورهای پیشنهادشده توسط محققین بررسی‌شده است. توربولاتورها را می‌توان بر اساس شکل آنها طبقه‌بندی کرد. در دسته اول، با ایجاد دنده یا موج روی دیواره داخلی لوله جاذب تلاطم در جریان سیال ایجاد می‌شود؛ اما در دسته دوم می‌توان موانع خارجی را در لوله جاذب قرارداد تا عملکرد آن را بهبود بخشد. بیشتر متون در مورد دسته دوم توربولاتور بحث کردند. با مقایسه عملکرد مشخصه‌های انتقال حرارت و مکانیک سیالات بین لوله‌های جاذب صاف با لوله‌های بهبودیافته، می‌توان نتیجه گرفت که افزودن توربولاتور خواص حرارتی انواع جمع‌کننده‌ها را تا 82 درصد افزایش می‌دهد. توربولاتورها به دلیل عملکرد خود به‌عنوان مانعی در جریان سیال می‌توانند افت فشار و ضریب اصطکاک را افزایش دهند. همچنین استفاده از نانوسیالات (به‌ویژه نانوسیالات هیبریدی) در کنار توربولاتورها می‌تواند عملکرد جمع‌کننده‌ها را بهبود بخشد. بااین‌حال، چندین ویژگی مانند غلظت نانو ذرات، انواع مختلف نانو سیال و جمع‌کننده‌های هیبریدی، اشکال مختلف توربولاتور و غیره، همگی پارامترهای موثر بر عملکرد جمع کننده هستند.

a review on the various solutions to improve the performance of the solar collector absorber tube by using turbulator and hybrid nanofluid

the absorber tube is the main part of the solar collectors which its appearance and operational characteristic can play key role in absorbing of solar irradiation amounts. researchers have proposed various offers to improve the solar collector performance such as inserting a turbulator in the absorber tube and using of nanofluid (especially hybrid nanofluids) instead of simple working fluid. in present study, the various shapes of turbulators proposed by the researchers have been reviewed. turbulators can be classified according to their shapes. in the first category, turbulency in fluid flow is made by providing ribs or corrugations on the inner wall of absorber tube. but in the second category, external obstacles can be inserted in the absorber tube to improve its performance. most literatures disscused about the second category of turbulators. by comparing the hydrothermal performance between the smooth absorber tubes with the improved one, it can be concluded that addition of turbulator enhances the thermal properties of all collector types up to 82%.  the turbulators can increase the pressure drop and friction factor due to its operation as an obstacle in the fluid flow. also, the use of nanofluids (especially hybrid nanofluids) beside the turbulators can improve the collector’s performance. however, several characteristics such as the concentration of nano particles, different kinds of hybrid nano fluid and collectors, the various shapes of the turbulator, etc., are all effective parameters on the collector performance.