بررسی تجربی تأثیر نانوسیال هیبریدی اکسید منیزیم و نانولوله‌های کربنی چندجداره بر افزایش بازده جذب انرژی تابشی خورشید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

بازده جذب انرژی تابشی خورشید یکی از چالش‌های مهندسان در سامانه‌های خورشیدی است. استفاده از نانوسیال‌های هیبریدی که از پراکنده‌سازی دو یا چند نوع نانوذره در سیال پایه حاصل می‌شود، می‌توانند در جذب بهتر انرژی خورشیدی کارآمد باشند. در پژوهش حاضر، تاثیر نوع، غلظت و درصد اختلاط نانوذرات بر خواص تابشی و راندمان جذب انرژی تابشی خورشید بصورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفته است. در ابتدا نانوسیال هیبریدی اکسید منیزیم و نانولوله کربنی چند جداره با سیال پایه آب به روش دومرحله‌ای در غلظت‌های حجمی 0.01%، 0.02% و 0.04% ساخته شده و سپس خواص تابشی نانوسیال‌ها بصورت تکی و هیبریدی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری شده و با روابط موجود مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه برای بدست آوردن راندمان جذب انرژی تابشی خورشید از دستگاه شبیه‌ساز خورشیدی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش غلظت نانوسیال، سبب بهبود خواص تابشی و راندمان جذب تابش می‌شود. بهبود 38 برابری ضریب تخفیف نانوسیال اکسید منیزیم،40 برابری نانولوله کربنی چند جداره و حدود 50 برابری نانوسیال هیبریدی آن‌ها نسبت به سیال پایه بدست آمده است. نانوسیال هیبریدی در بالاترین غلظت آزمایش (0.04% حجمی) و در عمق نفوذ 0.3 سانتی‌متر بیش از 90% انرژی خورشید را جذب می-کند. با افزایش غلظت، هیبریدی‌شدن نانوسیال و افزایش عمق نفوذ، جذب انرژی خورشیدی نیز افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of magnesium oxide hybrid nanofluid and multi-walled carbon nanotubes on increasing the solar radiation absorption efficiency

نویسندگان [English]

  • Roya Ghanbari 1
  • Mohammad Mahdi Heyhat 2
1 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The solar radiation absorption efficiency is one of the challenges for engineers in solar energy systems. Using the hybrid nanofluids, which are obtained by dispersing two or more types of nanoparticles in the base fluid, can be effective in better absorption of solar energy. In this study, the effect of type, concentration, and mixing percentage of nanoparticles on optical properties and solar thermal utilization efficiency has been tested. First, magnesium oxide hybrid nanofluids and multi-walled carbon nanotubes with water-based fluid were fabricated by a two-step method in volumetric concentrations of 0.01%Vol, 0.02% Vol, and 0.04%Vol, and then the optical properties of individually and hybrid nanofluids were measured by spectrophotometer and have been compared by existing relationships. Then, to obtain the solar radiation absorption efficiency, a solar simulator has been used. The results show that increasing the concentration of nanofluid, improves the optical properties and solar radiation absorption efficiency. Magnesium oxide nanofluid, multi-walled carbon nanotubes and hybrid nanofluid have the values of extinction coefficient about 38, 40 and 50 times higher than pure water, respectively. The hybrid nanofluid absorbs more than 90% of the sun's energy at the highest concentration (0.04% Vol) and at a penetration depth of 0.3 cm. Solar energy absorption increases by increasing the concentration, hybridizing the nanofluid, and increasing the penetration distance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hybrid nanofluid
  • Magnesium oxide
  • Carbon Nanotube
  • Optical properties
  • Solar-thermal utilization efficiency