دراسة رقمية لتحسين أداء المجمعات الشمسية المسطحة باستخدام الزعانف والحواجز واختبارها تجريبياً

الملخص

تهدف هذه الدراسة إلى تصميم مجمع شمسي مصنّع محلياً يعمل بالماء واختباره تجريبياً باستخدام أسلوب ديناميك الموائع الحسابي CFD بحيث يحقق توزع مناسب لوسيط نقل الحرارة ضمن المجمع بما يؤدي إلى تسخين الماء في ظروف الجو الطبيعي وعند مستويات الإشعاع الشمسي في منطقة الساحل السوري.        

تم تقسيم المجال المدروس في الدراسة الرقمية إلى قسمين: المائع (الماء) والهيكل الصلب للمجمع (مادة الالمنيوم). بينت الدراسة الرقمية أن تصميم المجمع على شكل صندوق مسطّح مزود بشفرات (زعانف وحواجز) مدمجة مع السطح الماص يساهم بشكل كبير في تعزيز انتقال الحرارة من السطح الماص إلى وسيط نقل الحرارة من خلال زيادة سطح التبادل الحراري واضطراب الجريان, حيث بلغ أفضل مردود % 59.6 للمجمعات المعززة بزعانف طولية وعرضية, في حين كان أقل مردود 37.55% للتصاميم الأخرى. من جهة ثانية كان لزيادة معدل تدفق المائع أثراً كبيراً على انخفاض درجات الحرارة وتوزعها ضمن المجمع, حيث بلغت درجة حرارة خروج المائع حوالي 320K وذلك عند تدفق 700ml/min, في حين كانت حرارة خروج المائع حوالي 328K عند تدفق 300ml/min.