مشخصات پژوهش

عنوان	مدلسازی و شبیه سازی انتقال حرارت در آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی، دینامیک سیالات محاسباتی، جابجایی طبیعی، فلوئنت
چکیده	بدست آوردن توزیع گرما در آبگرمکن خورشیدی و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف دستگاه بر انتقال گرما، در طراحی بهینه این دستگاه بسیار موثر است. در این راستا در مطالعه حاضر رفتار گرمایی یک نمونه آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی صفحه تخت به روش تجربی و تئوری بررسی شد. نمونه اولیه دستگاه ساخته شده و با نصب ترمومتر دمای سه نقطه از دستگاه با گذشت زمان اندازه گیری شد. میزان گرمایش آب در اولین گذر از لوله های مبدل 11.7 درجه سانتی گراد و بیشترین دما در دو ساعت اول گرمایش، 63.5 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. همچنین معادلات ناویر-استوکس، معادله پیوستگی و معادله انرژی به کمک یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی، برای دستگاه فوق با استفاده از فلوئنت حل شد. معادلات فوق برای تخمین الگوی جریان و توزیع دمای آب درحال گرمایش در آبگرمکن خورشیدی، بصورت همزمان در حلگر مبتنی بر فشار و با الگوریتم منفک بصورت گذرا حل شدند. خواص آب متغییر در نظرگرفته شد و برای پیش بینی تغییرات دانسیته آب با دما، از تقریب بوزنیسکی استفاده گردید. توزیع دما، توزیع فشار و اختلاف فشار ناشی از نیروی بویانسی بوجود آمده در داخل لوله های آبگرمکن با گذشت زمان گرمایش، بدست آمد. مقایسه ی نتایج مدلسازی با نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مدل حاضر قادر است توزیع دمای آب در آبگرمکن خورشیدی را با دقت قابل قبولی پیش بینی کند. در پایان، با تفسیر نتابج حاصل از شبیه سازی به بررسی تاثیرعواملی از قبیل قطر لوله های گرمکن، طول و تعداد لوله ها بر روی عملکرد دستگاه پرداخته شده است. با تغییر هندسه مورد مطالعه قطر مناسب 8 میلی متر، تعداد بهینه لوله ها 4 لوله و حداکثر طول مفید لوله های گرمکن 80 سانتی متر بدست آمد. همچنین اثر استفاده از نانو سیال آب-آلومینیوم اکسید و مخلوط آب و اتیلن گلیکول به جای آب، بر عملکرد دستگاه بررسی شده است. در این مورد استفاده از نانو سیال تاثیر منفی بر عملکرد دستگاه داشته اما استفاده از مخلوط آب و اتیلن گلیکول در افزایش کارایی دستگاه موثر واقع شد.
پژوهشگران	مهرداد خامفروش (استاد راهنما)، غلامرضا مشایخی (دانشجو)