Modeling and Evaluation of Solar Parabolic Dish Collector Using Nanofluid (〖 Al〗_2 O_3/oil)

Loni, Reyhaneh (2017) Modeling and Evaluation of Solar Parabolic Dish Collector Using Nanofluid (〖 Al〗_2 O_3/oil). Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (مدل‌سازی و ارزیابی گردآورنده بشقابی سهموی خورشیدی با کاربرد نانوسیال ( آلومینا/روغن))
Reyhaneh Loni.pdf

Download (564kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

: In the current study, a dish concentrator with acubical cavity receiver was investigated as the heat source of an organic Rankine cycle (ORC). In the first stage, thermal and thermodynamic modeling and optimization was carried out. The main aim of this stage was the optimization of the cubical cavity receiver for achiving the highest performance of the investigated solar ORC. Thermal oil was used as the solar working fluid and R141b was selected as the ORC working fluid. The investigated patameters in this stage were incluiding: cavity aperutre area, tube diameter, cavity height, working fluid inlet temperature and working fluid mass flow rate. In the second stage, the optimum cavity receiver was constructed and tested using thermal oil and Al2O3/thermal oil nanofluid as the solar working fluid. The main objective of the second stage is the comparison of the cubical cavity thermal performance using the thermal oil and the Al2O3/thermal oil nanofluid as the solar workind fluid. The simulation results reveal that a cubical cavity receiver with aperture area of 12.5×12.5 cm2, cavity height of 12.5 cm, and tube diameter of 10 mm, has the highest thermal and thermodynamic performance. On the other hand, the thermal modeling results show that the lower inlet temperature and higher mass flow rate of the solar working fluid caused the highest thermal performance. Also, based on the experimental results in the stady state condition, F_R η_opt and (F_R U_L)/C were calculated 0.71 and 1.25 for the thermal oil and 0.74 and 1.05 for the Al2O3/thermal oil nanofluid as the solar working fluid increased the thermal performance of the solar system, respectivly. Finally, the experimental results show the avrage thermal efficiency of the cubical receiver for the thermal oil and the Al2O3/thermal oil nanofluid were 65.14% and 71.59%, respectively.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: مدل‌سازی و ارزیابی گردآورنده بشقابی سهموی خورشیدی با کاربرد نانوسیال ( آلومینا/روغن)
Persian Abstract: در این پژوهش، یک گردآورنده بشقابی با دریافت‌کننده حفره¬ای مکعبی به عنوان منبع گرم سیستم خورشیدی سیکل رنکاین آلی (ORC) مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله اول پژوهش، مدل‌سازی و طراحی بهینه سیستم خورشیدی ORCانجام شد. هدف اصلی این بخش از پژوهش، طراحی بهینه متغیرهای مورد بررسی به منظور بدست آوردن بالاترین بازده حرارتی کل در سیستم تولید توان خورشیدی ORC بوده است. سیال روغن حرارتی به عنوان سیال عامل سیستم خورشیدی و سیال R141b به عنوان سیال عامل سیستم ORC استفاده شد. متغیرهای مورد بررسی در این بخش شامل مساحت ورودی دریافت‌کننده، قطر لوله داخلی دریافت‌کننده، ارتفاع دریافت‌کننده، دمای ورودی سیال عامل سیستم خورشیدی و شدت جریان سیال عامل خورشیدی بود. در بخش دوم پژوهش، دریافت‌کننده حفره¬ای طراحی بهینه شده، به صورت آزمایشگاهی ساخته شد و با سیال عامل¬های روغن حرارتی و نانوسیال آلومینا / روغن حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفت. هدف اصلی این بخش از پژوهش، بررسی اثر کاربرد نانوسیال آلومینا / روغن حرارتی به عنوان سیال عامل سیستم خورشیدی در مقایسه با روغن حرارتی، بود. نتایج مدل‌سازی و طراحی بهینه نشان داد که دریافت‌کننده حفره¬ای با ارتفاع برابر با cm 5/12، قطر لوله داخلی mm10، ضلع ورودی cm5/12 دارای بالاترین عملکرد حرارتی و ترمودینامیکی بوده است. از طرفی نتایج مدل‌سازی حرارتی نشان داد که کاهش دمای وروردی و افزایش شدت جریان جرمی‌ سیال عامل موجب افزایش بازده حرارتی سیستم خورشیدی مورد بررسی می‌شود. نتایج تجربی نشان داد که کاربرد نانوسیال آلومینا / روغن موجب افزایش عملکرد حرارتی سیستم خورشیدی مورد بررسی می‌شود. همچنین بر اساس نتایج تجربی در حالت پایدار سیستم مورد بررسی، مقادیر F_R η_opt و (F_R U_L)/C به ترتیب برابر با 71/0 و 25/1 برای روغن حرارتی و 74/0 و 05/1 برای نانوسیال آلومینا / روغن حرارتی به عنوان سیال عامل سیستم خورشیدی حاصل گردید. در نهایت نتایج تجربی نشان داد در حالت پایدار میانگین بازده حرارتی دریافت‌کننده مکعبی برای سیال عامل روغن حرارتی و نانوسیال آلومینا/روغن حرارتی به ترتیب برابر با 14/65 درصد و 59/71 درصد است.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Askari Asli-Ardeh, EzzatollahUNSPECIFIED
Ghobadian, BaratUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Kasaeian, Alibakhsh.UNSPECIFIED
Gorjian, ShivaUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Date Deposited: 13 Oct 2018 14:10
Last Modified: 13 Oct 2018 14:10
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/555

Actions (login required)

View Item View Item