hrvatski

Numerička i eksperimentalna studija sunčevog kolektora s valovitim apsorberom

U prvom dijelu rada dani su izrazi i postupak proračuna izmjene topline u pločastom kolektoru sunčevog zračenja s cijevnim registrom i u pločastom kolektoru bez cijevi. Koristeći taj proračun provedene su simulacije rada ispitanih cijevnih kolektora varirajući rane konstrukcijske parametre. Temeljem tim putem dobivenog uvida u utjecaj pojedinog parametra na toplinske karakteristike, razvijeni su razni numerički modeli za simulaciju izmjene topline u cijevnom i kolektoru bez cijevi. Koristeći programski kod Fluent provedene su numeričke simulacije rada ispitanog visoko-učinkovitog cijevnog kolektora s laserski zavarenim cijevima za ploču apsorbera, varirajući geometrijske i radne parametre, ne bi li se uočio način za daljnje povećanje učinkovitosti. Slijedeći rezultate tih simulacija i prethodnih analiza, razvijen je prototip kolektora sastavljen od dvije valovite ploče s V- žlijebovima, kakve se inače koriste u visoko- učinkovitim kompaktnim pločastim izmjenjivačima topline. Rezultati ispitivanja učina i pada tlaka razvijenog prototipa sa i bez pokrovnog stakla uspoređeni su s rezultatima provedenih simulacija i podacima o mjerenju toplinsko-hidrauličkih karakteristika kolektora s cijevima. Na temelju termografskih snimki raspodijele temperatura apsorbera prototipa ocijenjene su učinkovitosti pojedinih dijelova ploča, te izračunate lokalne vrijednosti koeficijenata prijelaza topline s apsorbera na radni fluid. Posebni dio rada odnosi se na opis numeričkog modela za simulaciju strujanja kroz segment kanala pločastih izmjenjivača s kutom žlijebova od   = 28°, 60° i 65°. Vrijednosti koeficijenta prijelaza topline dobivene za pojedine uvjete strujanja korištene su kao rubni uvjet u prije spomenutim simulacijama izmjene topline u prototipu kolektora bez cijevi. Točnost provedenih simulacija provjerena je kroz usporedbu s rezultatima prethodno provedenih ispitivanja toplinsko-hidrauličkih karakteristika simuliranih kanala, vizualizacija strujanja i s termografskim snimkama ploče apsorbera. Iz provedenih analiza i mjerenja dane su smjernice za jednostavniju i toplinski učinkovitiju konstrukciju razvijenog prototipa kolektora bez cijevnog registra. Takav kolektor predstavlja novi pristup u oblikovanju uređaja za pretvaranje energije Sunca u toplinsku energiju, te je izravan doprinos nastojanjima da se proizvede visoko- učinkoviti kolektor uz izbjegavanje skupih i složenih tehnoloških postupaka kvalitetnog pričvršćivanja cijevnog registra za ploču apsorbera. Razvijeni numerički modeli izmjene topline u kolektoru s cijevima i u pločastim izmjenjivačima topline, omogućuju optimiranje svih relevantnih geometrijskih parametara u svrhu konstruiranja što učinkovitijeg, jednostavnijeg i jeftinijeg uređaja, te smanjenja broja eksperimenata u fazi razvoja proizvoda.

kolektor sunčevog zračenja; izmjena topline u kolektoru; učinkovitost kolektora; mjerenje; numerička simulacija; prototip kolektora bez cijevi; V-kanal pločastog izmjenjivača

nije evidentirano