Изготовление и исследование характеристик новой конструкции пассивного солнечного водонагревателя термосифонного типа

Farooq M. U.; Hussain M. I.; Naz M. Y.; Makhlouf M. M.; Shukrullah S.; Ghaffar A.; Ibrahim K.; AbdEl-Salam N. M.

doi:10.31857/S0040364423030079

Изготовление и исследование характеристик новой конструкции пассивного солнечного водонагревателя термосифонного типа

Авторы: Farooq M.U.¹, Hussain M.I.², Naz M.Y.³, Makhlouf M.M.⁴, Shukrullah S.³, Ghaffar A.³, Ibrahim K.⁵, AbdEl-Salam N.M.⁶
Учреждения:
1. State Key Laboratory of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology
2. Institute of Powder Metallurgy and Advanced Ceramics, School of Material Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing
3. Department of Physics, University of Agriculture
4. Department of Sciences and Technology, Ranyah University College, Taif University
5. College of Engineering, Muzahimiyah Branch, King Saud University
6. Arriyadh Community College, King Saud University
Выпуск: Том 61, № 3 (2023)
Страницы: 465-472
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/232686
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423030079
ID: 232686

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе исследуется пример пассивной системы солнечного отопления, в которой нагревается вода для бытовых нужд с помощью прямой солнечной энергии. Разработана пассивная термосифонная система отопления, изготовлена и испытана для исследования тепловых характеристик в полузасушливом и четырехсезонном климате (район Фейсалабад, Пакистан). В основу конструкции системы отопления положены двухступенчатый накопитель и термосифон с естественной циркуляцией воды. Возможность повышения тепловых характеристик термосифонных систем исследовалась с использованием полукруглого стального коллектора (покрытого медным водонесущим змеевиком), двухступенчатого накопителя воды и боковых зеркальных отражателей. Эксперименты проводились с апреля по июль 2014 г., когда температура окружающей среды составляла примерно от 30 до 45°C. В течение указанного времени температура холодной воды оставалась в пределах от 18 до 25°C. Максимальная температура воды при работе системы в режиме перемежающегося потока оставалась в пределах 48–88°C. В режиме непрерывного потока температура горячей воды держалась между 46 и 78°C. Представленная система позволяет получить воду с температурой как 45–50°С, которая считается пригодной для бытового использования, так и выше.

Список литературы

Ziapour B.M., Aghamiri A. Simulation of an Enhanced Integrated. Collector–Storage Solar Water Heater // Energy Conv. Manag. 2014. V. 78. P. 193.
Kostić L.T., Pavlović Z.T. Optimal Position of Flat Plate Reflectors of Solar Thermal Collector // Energy Build. 2012. V. 45. P. 161.
Taheri Y., Ziapour B.M., Alimardani K. Study of an Efficient Compact Solar Water Heater // Energy Conv. Manag. 2013. V. 70. P. 187.
Ong K.S. A Finite-difference Method to Evaluate the Thermal Performance of a Solar Water Heater // Solar Energy. 1974. V. 16. P. 137.
Kumaresan G., Sridhar R., Velraj R. Performance Studies of a Solar Parabolic Trough Collector with a Thermal Energy Storage System // Energy. 2012. V. 47. № 1. P. 395.
Hobson P.A., Norton B. Verified Accurate Performance Simulation Model of Direct Thermosyphon Solar Energy Water Heaters // Solar Energy Eng. 1988. V. 110. № 4. P. 282.
Huang B.J., Hsieh C.T. A Simulation Method for Solar Thermosyphon Collector // Solar Energy. 1985. V. 35. № 1. P. 31.
Kalogirou S. Thermal Performance, Economic, and Environmental Life Cycle Analysis of Thermosiphon Solar Water Heaters // Solar Energy. 2009. V. 83. № 1. P. 39.
Norton B., Edmonds J.E.J., Kovolos E. Dynamic Simulation of Indirect Thermosyphon Solar Energy Heaters // Renew. Energy. 1992. V. 3. P. 283.
Prapas D.E., Psimmenos S., Sotiropoulos B.A. On the Beneficial Interconnection of the Thermosiphon DHW Solar Systems // Appl. Energy. 1994. V. 49. P. 47.
Kalogirou S.A., Panteliou S. Thermosiphon Solar Domestic Water Heating Systems:Long-term Performance Prediction Using Artificial Neural Networks // Solar Energy. 2000. V. 69. № 2. P. 163.
Zhai H., Dai Y.J., Wu J.Y., Wang R.Z., Zhang L.Y. Experimental Investigation and Analysis on a Concentrating Solar Collector Using Linear Fresnel Lens // Energy Conv. Manag. 2010. V. 51. № 1. P. 48.
Tao Y.B., He Y.L., Cui F.Q., Lin C.H. Numerical Study on Coupling Phase Change Heat Transfer Performance of Solar Dish Collector // Solar Energy. 2013. V. 90. P. 84.
Tanaka H. // Energy Reports. 2015. V. 1. P. 80.
Hasan A. Thermosyphon Solar Water Heaters: Effect of Storage Tank Volume and Configuration on Efficiency // Energy Conv. Manag. 1997. V. 38. № 9. P. 847.
Tang R., Cheng Y., Wu M., Li Z., Yu Y. Experimental and Modeling Studies on Thermosiphon Domestic Solar Water Heaters With Flat-plate Collectors at Clear Nights // Energy Conv. Manag. 2010. V. 51. № 12. P. 2548.
Sakhrieh A., Al-Ghandoor A. Experimental Investigation of the Performance of Five Types of Solar Collectors // Energy Conv. Manag. 2013. V. 65. P. 715.
Kumar R., Rosen M.A. Thermal Performance of Integrated Collector Storage Solar Water Heater with Corrugated Absorber Surface // Appl. Therm. Eng. 2010. V. 30. № 13. P. 1764.
Kalogirou S.A. Solar Thermal Collectors and Applications // Progress Energy Comb. Sci. 2004. V. 30. № 3. P. 231.
Saleh M.A., Kaseb S., El-Refaie M.F. Glass–Azimuth Modification to Reform Direct Solar Heat Gain // Building and Environment. 2004. V. 39. № 6. P. 653.
Budihardjo I., Morrison G.L. Performance of Water-in-glass Evacuated Tube Solar Water Heaters // Solar Energy. 2009. V. 83. № 1. P. 49.
Morrison G.L., Budihardjo I., Behnia M. Water-in-glass Evacuated Tube Solar Water Heaters // Solar Energy. 2004. V. 76. № 3. P. 135.
Huang J., Pu S., Gao W., Que Y. Experimental Investigation on Thermal Performance of Thermosyphon Flat-plate Solar Water Heater With a Mantle Heat Exchanger // Energy. 2010. V. 35. № 9. P. 3563.
Jaisankar S., Radhakrishnan T.K., Sheeba K.N. Experimental Studies on Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of Forced Circulation Solar Water Heater System Fitted with Helical Twisted Tapes // Solar Energy. 2009. V. 83. № 11. P. 1943.
Jaisankar S., Radhakrishnan T.K., Sheeba K.N., Suresh S. Experimental Investigation of Heat Transfer and Friction Factor Characteristics of Thermosyphon Solar Water Heater System Fitted With Spacer at the Trailing Edge of Left–Right Twisted Tapes // Energy Conv. Manag. 2009. V. 50. № 10. P. 2638.
Ho C.D., Chen T.C. Collector Efficiency Improvement of Recyclic Double-pass Sheet-and-tube Solar Water Heaters with Internal Fins Attached // Renew. Energy. 2008. V. 33. № 4. P. 655.