ارزیابی عملکرد حرارتی یک کلکتور خورشیدی نمونه بر اساس استاندارد 7129 سازمان ملی استاندارد ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده

در این مقاله عملکرد یک کلکتور خورشیدی صفحه‌تخت شیشه‌دار نمونه، در بستر آزمون طراحی و ساخته شده در پژوهشگاه صنعت نفت در شهر تهران به‌طور تجربی ارزیابی و نتایج پنج آزمون تجربی شامل ارزیابی عملکرد حرارتی، ظرفیت حرارتی مؤثر، ثابت زمانی، ضریب تصحیح زاویۀ تابش و افت فشار که بر اساس استاندارد 7129 سازمان ملی استاندارد ایران انجام شده‌اند، ارائه می­شود. نتایج نشان می‌دهند که بیشترین بازده حرارتی این کلکتور بر مبنای سطح ناخالص و در شرایط ایده­آل دمایی برابر با 5/42 درصد است. هم‌چنین، ظرفیت حرارتی مؤثر برابر با 42618 ژول بر کلوین و ثابت زمانی آن 106 ثانیه است. به‌علاوه، برای زاویۀ تابش 45 درجه، ضریب تصحیح زاویۀ تابش 85/0 و افت فشار کلکتور مورد آزمایش حدود 500 پاسکال در نرخ جریان جرمی کاری آن است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Thermal Performance Evaluation of a Typical Solar Collector Based on the Iranian National Standardization Organization Standard 7129

چکیده [English]

In this paper, the performance of a typical glass flat plate solar collector is evaluated experimentally by the test bench designed and constructed at Research Institute of Petroleum Industry (RIPI) in the city of Tehran. The results of five experimental tests including thermal performance evaluation, effective heat capacity, time constant, radiation angle correction factor and pressure drop are presented according to the Iranian National Standardization Organization (INSO) standard 7129. The results show that the highest thermal efficiency of the tested collector based on the gross surface area is 42.5% in ideal temperature conditions.
In addition, its effective heat capacity is 42618 J/K and its time constant is obtained equal to106 seconds. Furthermore, its radiation angle correction factor is 0.85 for incident angle of 45o and the pressure drop of the tested collector is about 500 Pa for its working mass flow rate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • solar collector
  • Thermal efficiency
  • Time constant
  • Radiation Angle Correction Factor
  • Pressure drop
  • Performance Evaluation
  • National Standard 7129

 

[1]        Huang, B. J., Lin, T. H., Hung, W. C., Sun, F. S., "Performance evaluation of solar photovoltaic/ thermal systems". Solar energy, 70(5), pp. 443-448, (2001).
[2]        Fischer, S., Heidemann, W., Müller-Steinhagen, H., Perers, B., Bergquist, P., Hellström, B., "Collector test method under quasi-dynamic conditions according to the European Standard EN 12975-2". Solar Energy, 76(1-3), pp. 117-123, (2004).
[3]        Kim, Y., Han, G., Seo, T., "An evaluation on thermal performance of CPC solar collector". International Communications in Heat and Mass Transfer, 35(4), pp. 446-457. (2008).
[4]        Panaras, G., Mathioulakis, E., Belessiotis, V., "A method for the dynamic testing and evaluation of the performance of combined solar thermal heat pump hot water systems". Applied energy, 114,
pp. 124-134, (2014).
[5]        Sabahi, H., Tofigh, A. A., Kakhki, I. M.,
Bungypoor-Fard, H., "Design, construction and performance test of an efficient large-scale solar simulator for investigation of solar thermal collectors". Sustainable Energy Technologies and Assessments, 15, pp. 35-41, (2016).
[6]        Saedodin, S. A. H. Z. S., Zamzamian, S. A. H., Nimvari, M. E., Wongwises, S., Jouybari, H. J., "Performance evaluation of a flat-plate solar collector filled with porous metal foam: Experimental and numerical analysis". Energy Conversion and Management, 153, pp. 278-287, (2017).
 
[7]        Fernández-García, A., Valenzuela, L., Zarza, E., Rojas, E., Pérez, M., Hernández-Escobedo, Q., Manzano-Agugliaro, F., "SMALL-SIZED parabolic-trough solar collectors: Development of a test loop and evaluation of testing conditions". Energy, 152, pp. 401-415, (2018).
[8]        Iranmanesh, M., Akhijahani, H. S., Jahromi, M. S. B., "CFD modeling and evaluation the performance of a solar cabinet dryer equipped with evacuated tube solar collector and thermal storage system". Renewable Energy, 145, pp. 1192-1213, (2020).
[9]        Shafieian, A., Daghigh, R., "Theoretical and experimental performance evaluation of evacuated tubes heat pipe collector in Sanandaj". Journal of Energy Management, 6(2), pp. 36-45, In Persian, (2016).
[10]      Jowzi, M., Veysi, F., Gholamzadeh, M., "Experimental analysis of thermal performance of the modified vacuum tube solar collector". Modares Mechanical Engineering, 17 (3), pp. 55-62,
In Persian, (2017).
[11]      Khorasanizadeh, H., Sadripour, S., Aghaei, A. R., "Numerical investigation of thermo-hydraulic characteristics of corrugated air-heater solar collectors". Modares Mechanical Engineering, 16 (13), pp.42-46, In Persian, (2017).
[12]      Iranian national standardization organization (INSO), Solar energy-solar thermal collectors-test methods, 7129-1, (2016),