The Effect of Using Transverse Partitioning and Reflection on Single and Counter Flow Solar Air Heater Using Wire Mesh as an Absorber

Abstract

ABSTRACT: Rising costs of conventional fuels, increasing energy demand, concerns over climate change and pollutants resulted from burning fossil fuels have increased the interest in various renewable energy technologies. The energy demand associated with heated air for different sectors is quite significant. Solar air heaters have been developed with the aim of reducing the demand for conventional fuels. 3 glazed solar air heaters were experimentally studied here. The thermal performance of a single and counter path solar air heater with 2, 4, and 6 fins attached were experimentally investigated. The effect of reflection on the single path solar air heater with 2 fins was studied. Wire mesh layers were used between the fins instead of an absorber plate. The effects of mass flow rate of air on the outlet temperature and thermal efficiency were studied. The indicated results show that the efficiency always increases with increasing the mass flow rate for the range of the flow rate used in this work. The maximum efficiencies obtained for the counter pass solar air heater (CPSAH), and the single pass solar air heater (SPSAH) for the 6 fins case and mass flow rate of 0.042 kg/s were 85.9% and, 79.8% respectively. While the maximum efficiency obtained for single pass solar air heater with reflection (SPSAHWR) was 56.1% compared to 65.8% for the 2 fins SPSAH case and same mass flow rate. In addition, the maximum instantaneous temperature difference obtained for CPSAH, and SPSAH, was 62.1 oC, 51 oC, respectively for the 6 fins SAH when the mass flow rate was 0.0121 kg/s. While the maximum instantaneous temperature difference obtained for SPSAHWR was 51.1 oC compared to 44.2 oC of SPSAH of the same mass flow rate. Comparison of the results of CPSAH, SPSAH and SPSAHWR collectors with those of a conventional collector shows a substantial enhancement in the thermal efficiency.

Keywords: Renewable energy, solar air heaters, counter path solar air heater with fins, single path solar air heater with fins, thermal efficiency.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ÖZ: Artan konvansiyonel yakıt maliyetleri, artan enerji talebi, iklim değişikliği endişesi, ve fosil yakıtların yanmasından çıkan kirlilik, yenilenebilir enerji teknolojilerine olan ilgiyi artırdı. Farklı sektörlerin ısıtılmış havaya olan talebi oldukça önemlidir. Konvansiyonel yakıt tüketimini azaltmak için güneş hava ısıtıcıları geliştirildi. Bu çalışmada 3 camlı güneş ısıtıcısı deneysel olarak çalışıldı. Tek ve çift geçişli, 2, 4, 6 kanatçıklı güneş hava ısıtıcılarının termal performansı deneysel olarak araştırıldı. Güneş yansımasının tek geçişli 2 kanatçıklı güneş hava ısıtıcısına etkisi araştırıldı. Emici metal plaka yerine kanatçıkların arasında tel örgü tabakaları kullanıldı. Hava kütlesi akış hızının termal verimliliğe ve havanın çıkış sıcaklığına olan etkileri araştırıldı. Elde edilen neticelerde bu çalışmada kullanılan hava kütlesi akış hızının artmasıyle verimliliğin sürekli arttığı görülmüştür. Çift geçişli güneş hava ısıtıcısında ve tek geçişli güneş hava ısıtıcısında elde edilen en yüksek verimlilik 6 kanatçık ve 0.042 kg/s hava akış hızında sırasıyla %85.9 ve %79.81 idi. İki kanatçıklı tek geçişli yansıtıcılı güneş hava ısıtıcısında elde edilen en yüksek verimlilik %56.1’e kıyasla, aynı hava akış hızında iki kanatçıklı tek geçişli güneş hava ısıtıcısında elde edilen en yüksek verimlilik %65.8 idi. Altı kanatçıklı çift geçişli güneş hava ısıtıcısında ve tek geçişli güneş hava ısıtıcısında elde edilen en yüksek ani sıcaklık değişimi 0.0121 kg/s akış hızında sırasıyla 62.1 oC ve 51 oC idi. Ayrıca, iki kanatçıklı tek geçişli yansıtıcılı güneş hava ısıtıcısında ve tek geçişli güneş hava ısıtıcısında elde edilen en yüksek ani sıcaklık değişimi 51.1 oC ve 44.2 oC idi. Çalışılan sistemlerde elde edilen neticeler ışığında bu ısıtıcılar konvansiyonel güneş ısıtıcılarına kıyasla oldukça yüksek verimliliğe sahiptirler.

Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir enerji, güneş hava ısıtıcısı, kanatçıklı çift geçişli güneş hava ısıtıcısı, kanatçıklı tek geçişli güneş hava ısıtıcısı, termal verimlilik.