Experimental Study of a Solar Air Heater With New Arrangement of Transverse Longitudinal Baffles and Wire Mesh Layers

Abstract

In this study, experiments were conducted on single- and double-pass solar air heaters (SAHs) with baffles and sixteen wire mesh layers inserted between the baffles. The baffles and mesh layers were inserted in the collector and tested to observe their effects on the thermal performance of the SAHs. Three cases of single- and double-pass SAHs were considered with bed heights of 3, 5, and 7.5 cm. The different bed heights were considered to improve the thermal efficiency and outlet temperature. For all cases, the airflow rate was varied between 0.011 and 0.032 kg/s, and the height of the upper channel for the double-pass SAH was fixed at 2.5 cm. The effects of the airflow rate and number of baffles in each case on the thermal efficiency and outlet temperature of the SAHs were experimentally investigated. The results showed that the efficiency could be improved by increasing the airflow rate, increasing the number of baffles, and decreasing the bed height. However, the temperature difference (ΔT) increased when the airflow rate was decreased, number of baffles was increased, and bed height was decreased. In all cases, the double-pass SAHs showed a greater thermal efficiency and outlet temperature than the single-pass SAHs. A maximum efficiency of 68.1% was obtained using a double-pass SAH with seven baffles, an airflow of 0.032 kg/s, and a bed height of 3 cm. The maximum average temperature difference between the ambient and outlet air temperatures of 54 °C was achieved using a double-pass SAH with seven baffles, airflow of 0.011 kg/s, and bed height of 3 cm. The pressure drop increased with the number of baffles and airflow rate. When the airflow was kept the same, the pressure drop decreased as the bed height was increased. A comparison of the pressure drops for the single- and double-pass SAHs showed that the latter had a higher pressure drop than the former, as expected. Keywords: Solar air heater, single- and double-pass, mesh layers, thermal efficiency, airflow.

ÖZ : Bu çalışmada tek ve çift geçişli bölmeli ve bölmeler arasına yerleştirilen on altı tel örgü katmanlı güneş hava ısıtıcıları (GHI) üzerine deneyler yapıldı. Akış bölme komponentleri ve tel katmanlar kollektör içerisine yerleştirilerek GHI’ların termal performansı üzerindeki etkilerini gözlemlemek için test edilmiştir. Tek ve çift geçişli GHI’lar için yatak yüksekliği 3, 5, ve 7.5 cm olmak üzere üç durum göz önünde bulunduruldu. Farklı yatak yükseklikleri termal verimliliği ve çıkış sıcaklığı artırmak için düşünüldü. Tüm durumlarda, hava akış hızı 0.011 ve 0.032 kg/s arasında değiştirildi, ve çift geçişli ısıtıcı için her durumda üst kanalın derinliği 2.5 cm olarak sabit kalmıştır.Farklı hava akış hızları ve farklı akış bölme komponentleri sayılarının her durumda, çıkış sıcaklığı ve GHI’ların ısıl verimliliği üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Sonuçlar hava akış hızınınve akış bölme komponentleri sayısının artırıldığı, ve yatak yüksekliğinin azaldığı durumlarda verimliliğin iyileştiği gösterdi. Ancak,azalan hava akışhızı, artan akış bölme komponent sayısı ve azalan yatak yüksekliği sıcaklık farkını (ΔT) artırmıştır. Tüm durumlarda, çift geçişli GHI’nın ısıl verimliliği ve çıkış sıcaklıkları tek geçişli GHI’dan daha yüksek bulunmuştur. Çift geçişli GHI için elde edilen % 68.1maksimum verimlilik, 7 akış bölme komponenti, 0.032 kg/s hava akış hızı ve 3 cm yatak yüksekliği kullanılarakelde edilmiştir.Çevre giriş ve çıkış havası arasında elde edilen maksimum ortalama sıcaklık farkı çift geçişli, 7 akış bölme komponentli, 0.011 kg/s hava akış hızı ve 3 cm yatak yüksekliğindeki durumda 54oC olduğu belirlenmiştir. Basınç düşüşü akış bölme komponenti sayısı ve hava akış hızının arttırılması ile artmıştır.Yatak yüksekliği arttıkça aynı hava akışı için, basınç düşüşünün azaldığı görülmüştür. maktadır. Ayrıca beklendiği gibi çift geçişli GHI’daki basınç düşüşünün tek geçişli GHI’dan daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Güneş hava ısıtıcısı, tek ve çift geçişli, örgü katmanları, ısıl verim, hava akış hızı