Poprawa wymiany ciepła w rurze przepływowej parabolicznego kolektora słonecznego

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie nowatorskiego badania termicznego okrągłej rury absorbera/odbiornika parabolicznego systemu kolektorów słonecznych dla laminarnego i turbulentnego (model k-ɛ) przepływu płynów. Korzystając z oprogramowania CFD ANSYS FLUENT przeprowadzono dwuwymiarową symulację numeryczną zwiększonego przepływu i wymiany ciepła powietrza w rurze odbiorczej PTC. Zarówno w przypadku przepływu laminarnego jak i turbulentnego wyniki wykazały znaczną poprawę wymiany ciepła prędkości i spadku temperatury a także przedstawiono wzór rozkładu temperatury na absorberze rurowym oraz przeanalizowano wektory prędkości kontury ciśnienia i kontury temperatury. Spadek prędkości wzrasta a spadek ciśnienia maleje wraz ze wzrostem odległości wzdłuż osi linii środkowej w kierunku linii wylotowej rury odbiornika. Przedstawiono efekt zwiększania strumienia ciepła w kierunku ścianki rury; powoduje to wzrost temperatury ścianki (z 350 do 390 K w przepływie laminarnym i z 310 do 325 K w przepływie turbulentnym). Dodatkowo obliczono liczbę Nu Fr i Cd dla wymiany ciepła w przepływie laminarnym i turbulentnym. Oszacowano współczynnik wydajności cieplnej PTC i stwierdzono że wynosi on 74% w warunkach przepływu laminarnego.