Parametrical Analysis of V-Rib Usage in Solar Air Heater on the Thermal and Thermohydraulic Efficiencies

Öz

In this study, thermal and thermohydraulic efficiencies of a solar air heater having roughned absorber plate by V-ribs are numericaly evaluated and the effects of the different roughness parameters on the thermal and thermohydraulic efficiencies are investigated. It is observed that increasing roughness parameters continuesly increases the thermal and thermohudraulic efficiencies; however thermal and thermohydraulic efficiencies decrease after certain point for relative roughnes pitch, relative roughness width and angle of ribs. Optimum points for these parameters are calculated as RRP=8, RRW=6 ve α=60o. In addition to that thermal efficiency is enhanced by 65%~165% and thermohydraulic efficiency is enhanced by 67%~165% for different Reynolds number by using V-rib roughned absorner plate compared to flat plate.

Anahtar Kelimeler

• Solar air heater,V-rib,Thermal efficiency,Thermohydraulic efficiency

V-Kanatçık Kullanımının Havalı Güneş Kollektörlerinde Termal ve Termohidrolik Verime Etkisinin Parametrik Analizi

Öz

Bu çalışmada V-kanatçıklar ile yutucu yüzeyi pürüzlendirilmiş bir hava akışkanlı güneş kollektörünün termal ve termohidrolik verimi sayısal olarak araştırılmış ve farklı pürüzlülük parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Pürüzlülük parametrelerinin artması ile termal ve termohidrolik verimin sürekli arttığı bununla beraber rölatif pürüzlülük mesafesi (RRP), rölatif pürüzlülük genişliği (RRW) ve kanatçık açısı (𝛼) parametreleri için belli değerlerden sonra azaldığı gözlemlenmiştir. Bu parametrelere dair optimum değerler RRP=8, RRW=6 ve α=60o olarak belirlenmiştir. Ayrıca V-kanatçıklı yutucu yüzey kullanımının düzlemsel yutucu yüzey kullanımına göre, farklı Reynolds sayılarında, termal verimi %65 ile %165 oranında arttırdığı, termohidrolik verimi ise %67 ile %165 arasında artırdığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Havalı güneş kollektörü,V-Kanatçık,Termal verim,Termohidrolik verim

Kaynakça

1. 1. Chamoli, S., Chauhan, R., Thakur, N.S., Saini, J.S., 2012. A Review of the Performance of Double Pass Solar Air Heater, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 481-492.
2. 2. Lanjewar, A.M., Bhagoria J.L., Agrawal M.K., 2015. Review of Development of Artificial Roughness in Solar Air Heater and Performance Evaluation of Different Orientations for Double Arc Rib Roughness, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 43, 1214-1223.
3. 3. Patil, A.K., 2015. Heat Transfer Mechanism and Energy Efficiency of Artificially Roughened Solar Air Heaters-A Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, February, 681-689.
4. 4. Sharma, S.K., Kalamkar, V.R., 2015. Thermo-hydraulic Performance Analysis of Solar Air Heaters Having Artificial Roughness-A Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, 413-435.
5. 5. Gawande, V.B., Dhoble, A.S., Zodpe, D.B., Chamoli, S., 2016. A Review of CFD Methodology Used in Literature for Predicting Thermo-hydraulic Performance of a Roughened Solar Air Heater, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 550-605.
6. 6. Tchinda, R., 2009. A Review of the Mathematical Models for Predicting Solar Air Heater Systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, 1734-1759.
7. 7. Yıldırım, C., Solmuş, İ., 2014. Çift Geçişli Hava Akışkanlı Güneş Toplacı Kanal Yüksekliğinin Termohidrolik Verime Etkisinin İncelenmesi, Isı Bilimi ve Teknigi Dergisi, 34, 111-122.
8. 8. Hegazy, A.A., 2000. Performance of Flat-plate Solar Air Heaters with Optimum Channel Geometry for Constant/variable Flow Operation, Energy Conversion and Management, 44(4), 401-430.

9. 9. El-Sebaii, A.A., Aboul-Enein, S., Ramadan, M.R.I., Shalaby, S.M., Moharram, B.M., 2011. Investigation of Thermal Performance of Double-pass Flat and V-corrugated Plate Solar Air Heaters, Energy, 36, 1076-1086.
10. 10. Yıldırım, C., Aydoğdu, İ., 2017. Artificial Bee Colony Algorithm for Thermohydraulic Optimization of Flat Plate Solar Air Heaters, Journal of Mechanical Science and Technology, 31(7), 3593-3602.
11. 11. Hans, V.S., Saini, R.P., Saini, J.S., 2010. Heat Transfer and Friction Factor Correlations for a Solar Air Heater Duct Roughened Artificially with Multiple V-ribs, Solar Energy, 84(6), 898-911.