Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quản lý Nhiệt của Khoang Xốp Đầy Nanofluid Sử Dụng cho Hệ Thống Năng Lượng Mặt Trời
Tóm tắt
Sự đối lưu tự do do sức nổi trong một hệ thống nhiệt cung cấp không khí mặt trời điển hình được nghiên cứu một cách số học sử dụng một mã nguồn địa phương. Nhiệt cung cấp không khí mặt trời (SAH) là phương pháp đáng tin cậy và tiết kiệm cho việc khai thác năng lượng mặt trời để làm nóng/thông gió cho các tòa nhà. Thiết kế cũng như áp dụng của những hệ thống/thiết bị này cần có kiến thức sâu sắc về quy trình vận chuyển của nó. Để giải quyết những vấn đề này, nghiên cứu hiện tại khám phá những nguyên tắc cơ bản của dòng chảy chất lỏng và quá trình truyền nhiệt bằng cách mô hình hóa khoang hình ‘H’ được lấp đầy bằng môi trường xốp bão hòa, được làm nóng từ một thân nhô ra ở đáy và được làm mát ở hai bên của thân nhô ra ở trên, tương ứng. Các bức tường còn lại được cách nhiệt. Hai môi trường làm việc khác nhau (không khí và nanofluid đồng-nước) được sử dụng để đánh giá hành vi nhiệt tổng thể. Vật lý dòng chảy phát sinh được phân tích và hình dung cho một loạt các thông số liên quan như số Rayleigh (Ra = 10³–10⁶), số Darcy (Da = 10⁻⁷–10⁻³), độ xốp (ε = 0.1–1), nồng độ của các hạt nano (φ = 0–4%), và tỷ lệ kích thước bộ gia nhiệt (A = 0–2.5) cho miền rõ ràng cũng như miền xốp. Tất cả các kết quả đã được hình dung bằng các đường dòng, isotherm, và các đường nhiệt. Tốc độ truyền nhiệt bị ảnh hưởng một cách đáng kể bởi các thông số khác nhau. Quan sát cho thấy việc sử dụng nanofluid đảm bảo khả năng truyền nhiệt cao hơn so với không khí ngay cả khi có mặt của môi trường xốp. Tại Ra cao hơn, xu hướng tăng của truyền nhiệt được ghi nhận cho tỷ lệ kích thước từ 0 đến 1.0 đối với nanofluid (0–0.5 trong trường hợp không khí), sau đó năng lượng truyền nhiệt giảm, và rồi năng lượng truyền nhiệt lại tăng lên.
Từ khóa
#nhiệt cung cấp không khí mặt trời #đối lưu tự do #nanofluid #môi trường xốp #truyền nhiệtTài liệu tham khảo
S. Chamoli, R. Chauhan, N.S. Thakur, J.S. Saini, A review of the performance of double pass solar air heater. Renew. Sustain. Energy Rev. 16, 481–492 (2012)
H. Parsa, M. Saffar-Avval, M.R. Hajmohammadi, 3D simulation and parametric optimization of a solar air heater with a novel staggered cuboid baffles. Int. J. Mech. Sci. 205, 106607 (2021)
A.S.H. Abdallah, Passive air cooling system and solar water heater with phase change material for low energy buildings in hot arid climate. Energy Build. 239, 110854 (2021)
S.F. Ahmed, M. Khalid, M. Vaka, R. Walvekar, A. Numan, A.K. Rasheed, N.M. Mubarak, Recent progress in solar water heaters and solar collectors: a comprehensive review. Thermal Sci. Eng. Prog. 25, 100981 (2021)
X. Xiao, P. Zhang, D.D. Shao, M. Li, Experimental and numerical heat transfer analysis of a V-cavity absorber for linear parabolic trough solar collector. Energy Conv. Manag. 86, 49–59 (2014)
V. Goel, R. Kumar, S. Bhattacharyya, V.V. Tyagi, A.M. Abusorrah, A comprehensive parametric investigation of hemispherical cavities on thermal performance and flow-dynamics in the triangular-duct solar-assisted air-heater. Renew. Energy. 173, 896–912 (2021)
K.S. Reddy, K.R. Kumar, Estimation of convective and radiative heat losses from an inverted trapezoidal cavity receiver of solar linear Fresnel reflector system. Int. J. Thermal Sci. 80, 48–57 (2014)
S. Pradhan, R. Chakraborty, D.K. Mandal, A. Barman, P. Bose, Design and performance analysis of solar chimney power plant (SCPP): A review. Sus. Energy Technol. Assess. 47, 101411 (2021)
N. Biswas, N.K. Manna, A. Datta, D.K. Mandal, A.C. Benim, Role of aspiration to enhance MHD convection in protruded heater cavity. Prog. Comput. Fluid Dyn. 20(6), 363–378 (2020)
D. Das, T. Basak, Role of distributed/discrete solar heaters during natural convection in the square and triangular cavities: CFD and heatline simulations. Sol. Energy. 135, 130–153 (2016)
N. Biswas, P.S. Mahapatra, N.K. Manna, Buoyancy-driven fluid and energy flow in protruded heater enclosure. Meccanica 51, 2159–2184 (2016)
N. Biswas, P.S. Mahapatra, N.K. Manna, P.C. Roy, Influence of heater aspect ratio on natural convection in a rectangular enclosure. Heat Transfer Eng. 37(2), 1–15 (2015)
M. Paroncini, F. Corvaro, Natural convection in a square enclosure with a hot source. Int. J. Therm. Sci. 48(9), 1683–1695 (2009)
N. Biswas, S. Chatterjee, M. Das, A. Garai, P.C. Roy, A. Mukhopadhyay, (2015) Analysis of PIV measurements of natural convection in an enclosure using proper orthogonal decomposition, ASME J. Heat Transfer 137, 124502–1–4.
D.A. Nield, A. Bejan, Convection in Porous Media, 4th edn. (Springer, New York, 2013)
A. Bejan, I. Dincer, S. Lorente, A.F. Miguel, A.H. Reis, Porous and Complex Flow Structures in Modern Technologies (Springer, New York, 2004)
R. Mohebbi, S.A.M. Mehryan, M. Izadi, O. Mahian, Natural convection of hybrid nanofluids inside a partitioned porous cavity for application in solar power plants. J. Thermal Anal. Calorim. 137, 1719–1733 (2019)
N. Biswas, N.K. Manna, A.J. Chamkha, Energy-saving method of heat transfer enhancement during magneto-thermal convection in typical thermal cavities adopting aspiration. SN Applied Sci. 2, 1911 (2020)
T.R. Shah, H.M. Ali, Applications of hybrid nanofluids in solar energy, practical limitations and challenges: A critical review. Sol. Energy 183, 173–203 (2019)
K. Khanafer, K. Vafai, Applications of nanofluids in porous medium. J. Therm. Anal. Calorim. 135, 1479–1492 (2019)
A. Kasaeian, R. Daneshazarian, O. Mahian, L. Kolsi, A.J. Chamkha, S. Wongwises, I. Pop, Nanofluid flow and heat transfer in porous media: a review of the latest developments. Int. J. Heat Mass Transfer. 107, 778–791 (2017)
R.A. Mahdi, H. Mohammed, K. Munisamy, N. Saeid, Review of convection heat transfer and fluid flow in porous media with nanofluid. Renew. Sustain. Energy. Rev. 41, 715–734 (2015)
H. Saleh, Z. Siri, M. Ghalambaz, Natural convection from a bottom heated of an asymmetrical U-shaped enclosure with nano-encapsulated phase change material. J. Energy Storage. 38, 102538 (2021)
Y. Ma, R. Mohebbi, M.M. Rashidi, Z. Yang, Simulation of nanofluid natural convection in a U-shaped cavity equipped by a heating obstacle: effect of cavity’s aspect ratio. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 93, 263–276 (2018)
F. Keramat, A. Azari, H. Rahideh, M. Abbasi, A CFD parametric analysis of natural convection in an H-shaped cavity with two-sided inclined porous fins. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 114, 142–152 (2020)
H. Mallick, H. Mondal, N. Biswas, N.K. Manna, Buoyancy driven flow in a parallelogrammic enclosure with an obstructive block and magnetic field. Materials Today: Proc. 44(2), 3164–3171 (2021)
N. Biswas, N.K. Manna, P. Datta, P.S. Mahapatra, Analysis of heat transfer and pumping power for bottom-heated porous cavity saturated with Cu-water nanofluid. Powd. Technol. 326, 356–369 (2018)
Q. Sun, I. Pop, Free convection in a triangle cavity filled with a porous medium saturated with nanofluids with flush mounted heater on the wall. Int. J. Therm. Sci. 50, 2141–2153 (2011)
N. Biswas, U.K. Sarkar, A.J. Chamkha, N.K. Manna, Magneto-hydrodynamic thermal convection of Cu–Al2O3/water hybrid nanofluid saturated with porous media subjected to half-sinusoidal nonuniform heating. J. Therm. Anal. Calorim. 143, 1727–1753 (2021)
N.K. Manna, C. Mondal, N. Biswas, U.K. Sarkar, H.F. Öztop, N.H. Abu-Hamdeh, (2021) Effect of spatially intermittently active partial magnetic fields on thermal convection in a linearly heated porous cavity filled with hybrid nanofluid, Phys. Fluids, Phys. Fluids, 33, 053604.
S. Kimura, A. Bejan, The heatline visualization of convective heat transfer. J. Heat Transfer. 105, 916–919 (1983)
S.V. Patankar, Numerical heat transfer and fluid flow, Taylor and Francis (1980).