Αριθμητικές προσομοιώσεις ηλιακού συλλέκτη αέρα

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι, αρχικά, η αριθμητική προσομοίωση του πρότυπου ηλιακού συλλέκτη αέρα που κατασκευάστηκε από το Εργαστήριο Μεταφοράς Ενέργειας και Μάζας του Τμήματος Μηχανικών Μηχανολογίας και Κατασκευαστικής. Οι αριθμητικές προσομοιώσεις έγιναν με χρήση του λογισμικού ANSYS, όπως και η προτεινόμενη τροποποίηση της σχεδίασής του, ούτως ώστε να εξεταστεί η επίδραση στο βαθμό απόδοσής του με σκοπό τη βελτιστοποίησή του. Η μελέτη ξεκίνησε αρχικά με την επαλήθευση των μεθόδων υπολογισμού. Πρωτίστως συγκρίθηκαν τα αποτελέσματά μας με τη μελέτη του P. Le Quere, που αφορά μεταφορά θερμότητας με συναγωγή σε διαφορικά θερμαινόμενη κοιλότητα, για τον υπολογισμό των αριθμών Nusselt και των αδιάστατων τιμών ταχυτήτων της ροής σε διάφορους αριθμούς Rayleigh. Εν συνεχεία, έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων μας με τη δημοσίευση μιας επιστημονικής ομάδας που αφορούσε τη μελέτη της προσφερόμενης θερμότητας σε ρευστό μέσα σε ένα 2-Δ ηλιακό συλλέκτη αέρα. Μετέπειτα προχωρήσαμε στη μοντελοποίηση του πειραματικού ηλιακού συλλέκτη αέρα. Χρησιμοποιήθηκαν κάποια στοιχεία από παρούσα διπλωματική εργασία που αφορά τη μελέτη του συγκεκριμένου ηλιακού συλλέκτη, ούτως ώστε να γίνει η σχεδίαση και μια αρχική σύγκριση των αποτελεσμάτων. Στη συνέχεια φτιάχτηκε το διάγραμμα λειτουργίας του συλλέκτη για εξαναγκασμένη συναγωγή για διάφορες τιμές παροχής μάζας και ηλιακής ακτινοβολίας. Τέλος, σχεδιάστηκε ο αγωγός εισόδου και εξόδου, κατασκευάστηκαν τα διαγράμματα λειτουργίας του τροποποιημένου συλλέκτη και συγκρίθηκαν σε σχέση με το βαθμό απόδοσης.